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理大学者革新研究 突破经典物理现象莱顿弗罗斯特效应 荣获德国Falling Walls科学突破奖

2023年8月18日

奖项及成就

理大协理副校长(研究及创新)及机械工程学系讲座教授王鑽开教授 ,荣获德国跨界创新基金会嘉许2023年度国际跨界创新科学突破奖-工程技术类别。


香港理工大学(理大)协理副校长(研究及创新)及机械工程学系讲座教授王鑽开教授,凭藉具划时代影响力的创新研究,荣获德国跨界创新基金会嘉许2023年度国际跨界创新科学突破奖-工程技术类别(the Falling Walls Science Breakthroughs of the Year 2023 in Engineering and Technology category,简称为Falling Walls科学突破奖),为全球十位得奖者之一。

德国跨界创新基金会(The Falling Walls Foundation)设于德国柏林,其颁发的Falling Walls科学突破奖旨在表彰取得杰出成就和突破的科学家,对研究领域产生了长远重大的影响,并为解决全球性挑战作出贡献。

王教授研发的结构热装甲(STA),成功将液体冷却的温度提升至摄氏1000度(°C)以上,彻底打破自1756年起屹立的「莱顿弗罗斯特效应」(the Leidenfrost effect)。有关科研成果「抑制莱顿弗罗斯特效应,实现1,000°C以上高效热能冷却」于2022年在国际学术期刊《自然》(Nature)发表。

研究的动力来自于好奇心,看看已根深柢固几百年的传统见解和理论能否被打破。我一直鼓励研究团队和学生要积极主动、热诚和坚毅。有时,一个小小的想法和实验,可能成为我们人生的转捩点,并带领我们踏进更广阔的世界。我们坚持不懈面对关键科学问题,攻克恆久的技术难题,通过卓越研究推动科学进步。

王鑽开教授

理大机械工程学系讲座教授

当液体接近比其沸点更高温度的固体表面时,之间会形成持续的蒸汽层,就会产生经典物理现象「莱顿弗罗斯特效应」,阻隔了传热。怎样可做到液体能有效冷却高温表面,是工程和材料科学领域停滞二百多年的科学挑战。

王教授发明的STA策略能在极高温下实现高效液体冷却,特别对航空及航天引擎、新一代核反应堆等应用有莫大裨益。这项突破亦适用于因设备微型化(device miniaturization) 导致热通量(heat flux)增加的电子设备冷却。

王教授表示︰「解决这个经典科学问题的核心,需融合跨领域学科见解及广泛知识,包括表面科学、材料科学、流体动力学、热力学以及先进製造。」

将液体冷却的温度提升至摄氏1000度(°C)以上,这项突破界限的发现,有助提升核电厂、引擎、微电子芯片和电子设备的热冷却效果。

这项发现影响深远,不止打破高温下的「莱顿弗罗斯特效应」,还扩大了液体「超浸润」(superwettability)的温度范围。国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)于2021年将「超浸润」评选为十大新兴技术之一。王教授的创新科研,将「超浸润」的温度范围大大扩展到了1000°C以上,遂为化学及其他领域带来了无限的应用前景。

王教授表示︰「研究的动力来自于好奇心,看看已根深柢固几百年的传统见解和理论能否被打破。我一直鼓励研究团队和学生要积极主动、热诚和坚毅。有时,一个小小的想法和实验,可能成为我们人生的转捩点,并带领我们踏进更广阔的世界。我们坚持不懈面对关键科学问题,攻克恆久的技术难题,通过卓越研究推动科学进步。」


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