本研究探討了微溝槽表面的粗糙度及濕潤性之異向性(Anisotropy)對使用介電溶液 Novec-7100 作為工作流體之池沸騰熱傳影響。本研究是受到兩相浸沒式冷卻技術的啟發，該冷卻方式涉及使用介電溶液作為工作流體進行相變傳熱。由於鮮少研究關注具有異向性之表面之熱傳性能，因此本研究重點在探討於液體飽和溫度條件下，微溝槽方向所造成的異向性表面對池沸騰熱傳性能的影響。研究中採用飛秒雷射加工方法製備了三種不同溝槽間距的微溝槽表面，如圖1所示。研究結果顯示，表面異向性將會造成濕潤性於水平方向及垂直方向產生差異，如圖2的接觸角量測結果所示。最終異向濕潤性及粗糙度會對熱傳係數及臨界熱通量造成影響。平行溝槽方向之接觸角較大，能提供較多成核點；垂直溝槽方向之接觸角較小，能提升液體回補的能力；而具有溝槽的表面之粗糙度因子較大，亦提升了成核點數目。這些熱傳機制如圖3所示。最終由圖4的沸騰曲線圖可以得知，與光滑表面(S1)相比，溝槽間距為 100 μm 的微溝槽表面(S2)相較於光滑表面，沸騰熱傳係數提升了 37%。這是由於表面異向性造成的氣泡成核點數目增加以及氣泡脫離頻率提高，如圖5、圖6所示，進而幫助增強了微溝槽表面之熱傳性能。（機械系陳炳煇教授提供）
圖1. 用於池沸騰實驗之各表面參數。
圖2. 各表面之異向濕潤性量測結果：(a)靜態接觸角; (b)滯後接觸角。
圖3. 異向性表面之熱傳機制示意圖。
圖4. 池沸騰熱傳曲線: (a)沸騰曲線; (b)沸騰熱傳係數曲線。
圖5. 於不同熱通量下之氣泡動態圖。
圖6.各表面之氣泡脫離頻率。