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理大學者革新研究 突破經典物理現象萊頓弗羅斯特效應 榮獲德國Falling Walls科學突破獎

2023年8月18日

獎項及成就

理大協理副校長(研究及創新)及機械工程學系講座教授王鑽開教授 ,榮獲德國跨界創新基金會嘉許2023年度國際跨界創新科學突破獎-工程技術類別。


香港理工大學(理大)協理副校長(研究及創新)及機械工程學系講座教授王鑽開教授,憑藉具劃時代影響力的創新研究,榮獲德國跨界創新基金會嘉許2023年度國際跨界創新科學突破獎-工程技術類別the Falling Walls Science Breakthroughs of the Year 2023 in Engineering and Technology category簡稱為Falling Walls科學突破獎),為全球十位得獎者之一。

德國跨界創新基金會(The Falling Walls Foundation)設於德國柏林,其頒發的Falling Walls科學突破獎旨在表彰取得傑出成就和突破的科學家,對研究領域產生了長遠重大的影響,並為解決全球性挑戰作出貢獻。

王教授研發的結構熱裝甲(STA),成功將液體冷卻的溫度提升至攝氏1000度(°C)以上,徹底打破自1756年起屹立的「萊頓弗羅斯特效應」(the Leidenfrost effect)。有關科研成果「抑制萊頓弗羅斯特效應,實現1,000°C以上高效熱能冷卻」於2022年在國際學術期刊《自然》(Nature)發表。

研究的動力來自於好奇心,看看已根深柢固幾百年的傳統見解和理論能否被打破。我一直鼓勵研究團隊和學生要積極主動、熱誠和堅毅。有時,一個小小的想法和實驗,可能成為我們人生的轉捩點,並帶領我們踏進更廣闊的世界。我們堅持不懈面對關鍵科學問題,攻克恆久的技術難題,通過卓越研究推動科學進步。

王鑽開教授

理大機械工程學系講座教授

當液體接近比其沸點更高溫度的固體表面時,之間會形成持續的蒸汽層,就會產生經典物理現象「萊頓弗羅斯特效應」,阻隔了傳熱。怎樣可做到液體能有效冷卻高溫表面,是工程和材料科學領域停滯二百多年的科學挑戰。

王教授發明的STA策略能在極高溫下實現高效液體冷卻,特別對航空及航天引擎、新一代核反應堆等應用有莫大裨益。這項突破亦適用於因設備微型化(device miniaturization)導致熱通量(heat flux)增加的電子設備冷卻。

王教授表示︰「解決這個經典科學問題的核心,需融合跨領域學科見解及廣泛知識,包括表面科學、材料科學、流體動力學、熱力學以及先進製造。」

將液體冷卻的溫度提升至攝氏1000度(°C)以上,這項突破界限的發現,有助提升核電廠、引擎、微電子芯片和電子設備的熱冷卻效果。

這項發現影響深遠,不止打破高溫下的「萊頓弗羅斯特效應」,還擴大了液體「超浸潤」(superwettability)的溫度範圍。國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)於2021年將「超浸潤」評選為十大新興技術之一。王教授的創新科研,將「超浸潤」的溫度範圍大大擴展到了1000°C以上,遂為化學及其他領域帶來了無限的應用前景。

王教授表示︰「研究的動力來自於好奇心,看看已根深柢固幾百年的傳統見解和理論能否被打破。我一直鼓勵研究團隊和學生要積極主動、熱誠和堅毅。有時,一個小小的想法和實驗,可能成為我們人生的轉捩點,並帶領我們踏進更廣闊的世界。我們堅持不懈面對關鍵科學問題,攻克恆久的技術難題,通過卓越研究推動科學進步。」


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