水滴がより良く形成され、迅速に落下することで熱伝達性能を最大5.5倍向上させる技術が開発された。発電所や淡水化設備のエネルギー効率を高め、電子機器の冷却性能を改善することが期待されている。
韓国科学技術院（KAIST）は、南英石機械工学科教授と林成甲生物化学工学科教授の共同研究チームが、高分子コーティング膜の厚さと構造を調整し、凝縮過程の熱伝達効率を向上させる技術を開発したと23日に発表した。
凝縮とは、水蒸気が水に変わる現象を指す。発電所で蒸気を再び水に変えたり、海水から淡水を得る淡水化、電子機器の冷却などに利用される。凝縮過程の熱伝達効率は、表面に形成された水がどれだけ早く除去されるかに依存する。
従来の技術では、水滴の位置を増やすために表面を粗くすると水滴が落ちにくく、表面を滑らかにすると水滴の生成が減少するという限界があった。
研究チームは、従来の高分子膜で欠陥と見なされていたナノサイズの凝集体を活用してこの問題を解決した。『開始剤を用いた化学気相成長法（iCVD）』で高分子膜を薄くし、ナノサイズの凝集体が形成されるようにした。iCVDは、気体状態の原料を表面に積み重ねて薄い高分子膜を作る技術で、複雑な形状の表面にも均一にコーティングできる利点がある。
こうして形成されたナノサイズの凝集体は、水滴が初めて形成される『種座』の役割を果たした。その結果、薄い高分子膜では厚い膜よりも水滴が約3倍多く生成された。
研究チームは、ここに熱処理を適用して表面に付着する力を減少させた。高分子膜の厚さを調整し、水滴の生成を増やし、熱処理で水滴除去速度も向上させた。
研究チームが実際の凝縮器に使用される銅管に該当の高分子膜を適用した結果、一般的な銅表面よりも最大約5.5倍、従来の撥水コーティング表面よりも50％以上高い熱伝達性能を記録した。
南教授は、「従来欠陥と見なされていたナノ構造を水滴生成を助ける要素として活用したことに意義がある」と述べ、「複雑な形状の表面にも薄く均一にコーティングできるため、産業用熱交換器をはじめとするさまざまなエネルギー・環境分野に活用されることが期待される」と語った。
* この記事はAIによって翻訳されました。
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