Uma equipe de pesquisa liderada por cientistas da City University of Hong Kong (CityU) projetou recentemente uma armadura tanãrmica estruturada (STA) que alcana§a resfriamento la­quido eficiente mesmo acima de 1.000°C, resolvendo fundamentalmente um desafio de 266 anos apresentado pelo efeito Leidenfrost . Esse avanço pode ser aplicado em motores aerona¡uticos e espaciais, além de melhorar a segurança e a confiabilidade dos reatores nucleares de próxima geração.

A pesquisa foi liderada pelo professor Wang Zuankai, do Departamento de Engenharia Meca¢nica (MNE) da CityU, pelo professor David Quanãréda PSL Research University, na Frana§a, e pelo professor Yu Jihong, diretor do Centro Internacional de Ciência do Futuro da Universidade de Jilin e membro saªnior do o Instituto de Hong Kong para Estudos Avana§ados da CityU.

As descobertas foram publicadas na última edição da prestigiosa revista cienta­fica Nature .

O efeito Leidenfrost éum fena´meno fa­sico descoberto em 1756, que se refere a  levitação de gotas em umasuperfÍcie significativamente mais quente que o ponto de ebulição do la­quido. Ele produz uma camada de vapor isolante e reduz drasticamente os desempenhos de transferaªncia de calor em altas temperaturas, o que torna ineficaz o resfriamento la­quido nasuperfÍcie quente. Este efeito émais frequentemente prejudicial e continua a ser um desafio hista³rico suprimir este efeito.

A equipe liderada pela CityU construiu um material multitexturizado com elementos-chave que possuem propriedades tanãrmicas e geomanãtricas contrastantes. O projeto racional do STA sobrepaµe pilares robustos, condutores e salientes que servem como pontes tanãrmicas para promover a transferaªncia de calor; uma membrana termicamente isolante embutida projetada para sugar e evaporar o la­quido; e canais subterra¢neos em forma de U que evacuam o vapor. Ele inibe com sucesso a ocorraªncia do efeito Leidenfrost até1.150°C e alcana§a resfriamento eficiente e controla¡vel em toda a faixa de temperatura de 100°C a mais de 1.150°C.

"Este projeto de pesquisa multidisciplinar érealmente um avanço em ciência e engenharia, uma vez que mistura ciência desuperfÍcie, hidrodina¢mica e aerodina¢mica, resfriamento tanãrmico, ciência de materiais, física, energia e engenharia. -superfa­cies de temperatura tem sido um dos santos graais da engenharia tanãrmica desde 1756. Temos a sorte de suprimir fundamentalmente a ocorraªncia do efeito Leidenfrost e, assim, proporcionar uma mudança de paradigma no resfriamento tanãrmico la­quido em temperaturas extremamente altas, uma missão que permaneceu desconhecida para data", disse o professor Wang.

O professor Wang destacou que as atuais estratanãgias de resfriamento tanãrmico sob temperaturas extremamente altas adotam medidas de resfriamento a ar em vez de resfriamento la­quido eficaz devido a  ocorraªncia do efeito Leidenfrost, especialmente para aplicações em motores aeroespaciais e reatores nucleares de próxima geração.

"O STA projetado pode ser fabricado para ser flexa­vel, eliminando a necessidade de fabricação adicional, especialmente para aquelassuperfÍcies que são difa­ceis de serem texturizadas diretamente. a‰ por isso que o STA possui um enorme potencial para aplicações prática s", acrescentou o professor Wang.