마이크로/나노 구조 표면을 활용한 액체-증기 상변화 열전달 향상

액체-증기 상변화 열전달은 발전, 공조, 담수화, 식품 가공, 전자 기기 및 데이터 센터 열관리 등 다양한 산업 시스템에서 중요한 역할을 합니다. 최근 마이크로/나노 가공 기술의 발전은 액적/기포 거동 및 모세관 액체 흐름을 제어하여 고효율 상변화 열전달을 구현할 수 있게 했습니다. 하지만 다양한 상변화 열전달 공정을 향상시키기 위한 제어된 형태 및 젖음성을 가진 마이크로/나노 구조 표면의 설계 및 제작에 대한 종합적인 고찰은 부족했습니다. 본 연구에서는 상변화 열전달 응용을 위한 마이크로/나노 구조화 기술의 발전을 검토합니다. 전통적인 기계 가공 및 소결 방식이 서브밀리미터 또는 마이크론 규모 구조 제작에 주로 사용되었으나, 레이저 텍스처링, 산화, 리소그래피 기반 식각, 스프레이 코팅과 같은 첨단 마이크로/나노 구조 제작 방법은 계층적 구조 또는 이종 젖음성을 가진 표면을 만드는 데 활용되고 있습니다. 응축, 풀 비등, 모세관 구동 증발, 액막 비등과 같은 상변화 과정에서 액적, 기포, 액막은 나노미터에서 밀리미터 규모에 이르는 다중 스케일 수명 주기를 경험합니다. 마이크로/나노 구조 표면은 핵 생성 증가, 성장 촉진, 수송 가속화, 이탈 등 액적, 기포, 액막의 다중 스케일 동역학에 필요한 표면 젖음성 및 형태의 다양한 요구 사항을 조율하도록 설계되어야 합니다. 유동 응축, 유동 비등, 제트 충돌 비등, 스프레이 냉각과 같은 펌프 구동 유동을 동반하는 능동 상변화 공정의 경우, 기능화된 마이크로/나노 구조를 활용한 향상 전략은 얇은 액막 유지, 박막 증발 강화, 핵 비등 촉진 및 기포 조절에 중점을 둡니다.