Katharine Sanderson，来自Nature杂志
测试煎锅是否足够热的一个技巧是在上面洒水。如果表面温度远高于水的沸点，水滴会在锅中跳跃。这些颤动的水珠是由一层蒸汽垫从热锅上支撑起来的。当表面温度降至“莱顿弗罗斯特温度”以下时，蒸汽垫会塌陷，导致当水滴接触表面并爆炸性沸腾时，会产生剧烈的气泡和飞溅。
莱顿弗罗斯特效应是今天在《自然》杂志上发表的发现背后的原理，即如果对表面进行特殊处理，使蒸汽垫不会破裂，就可以使水在不产生任何气泡的情况下沸腾。沙特阿拉伯图瓦勒市阿卜杜拉国王科技大学清洁燃烧研究中心的工程师 Ivan Vakarelski 和他的同事表示，关键是使表面具有很强的疏水性。这种效应可能用于精确控制金属的冷却和加热方式，或减少船舶的阻力。
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粗糙与光滑
Vakarelski 的团队用一种市售涂层覆盖金属球体，这种涂层使表面粗糙且具有很强的疏水性，并将这些超疏水球体加热到 400°C（任何更高的温度都会使涂层劣化）。为了进行比较，他们将一组光滑的、吸水的球体加热到 700°C。
每个热球体都被放入室温水中，并在其周围形成一层水蒸气。吸水球体周围的蒸汽层迅速塌陷，导致爆炸性沸腾。相比之下，涂层球体在冷却时保持了它们的蒸汽层，没有气泡或爆炸性沸腾。
Vakarelski 说：“我们认为我们可以改善从莱顿弗罗斯特状态到起泡的转变”，“但我们不仅降低了转变，而且完全避免了它。”
伊利诺伊州埃文斯顿西北大学的理论机械工程师、该论文的合著者 Neelesh Patankar 说：“这真的很戏剧性。“随着温度下降，这种蒸汽相很好地稳定下来。”
堪培拉澳大利亚国立大学研究表面力和气泡物理学的应用数学家 Vincent Craig 说，这项工作的意义可能是深远的。“他们已经表明，通过保持表面粗糙，你可以将蒸汽层保持在低温下。”他建议，这种效应可以用来减少微流体装置中微小通道等表面的阻力。
热点
在一个相关的实验中，该团队将具有相同亲水和疏水表面的金属棒浸入水中。杆内部的加热器对其进行加热，而探针则监测其温度。亲水棒的温度只能达到 106°C，因为水始终与金属接触并使其冷却。但是，涂层球体的温度高达 250°C，因为它们始终受到蒸汽层保护，免受冷水的影响。
Patankar 说，下一步是尝试在远低于水沸点的温度下形成蒸汽层。水在室温下可以以液态或气态形式存在，但它需要能量才能保持气态。Patankar 认为，可以设计一种表面，使气态更加稳定。他建议，然后可以使用涂层在船体周围形成蒸汽层，以减少阻力或阻止藻类或藤壶等生物附着在船上。“这将是令人震惊的，”Patankar 说。“谁会想到在不加热的情况下获得蒸汽？”
本文经《自然》杂志许可转载。该文章于 2012 年 9 月 12 日首次发表。