近日，纳米科学领域国际权威期刊Nano Letters（IF=12）在线发表了集团刘抗教授课题组的最新研究成果。论文题目为：Negative Pressure in Water for Efficient Heat Utilization and Transfer。集团2020级博士生刘禹希和2022级博士生庾泽华为该文章共同第一作者，刘抗教授和工业研究员杨培华研究员为论文共同通讯作者，该研究得到国家自然科学基金的支持。

热管等热管理元件的核心物理过程是多孔材料中的蒸发驱动流动，其在使用过程中面临的最大问题是工质烧干问题。工质烧干限制了热管等散热元件的理论最高散热功率和极限传热长度。热管烧干的本质是多孔介质蒸发界面上的驱动力不足以提供多孔介质内部流动阻力。流动阻力大小取决于多孔介质流通水力直径，而驱动力大小取决于多孔介质蒸发界面的液相压降，界面液相压力受限于材料设计以及空化等现象，通常维持在0帕以上，难以进一步突破。

针对这一问题，刘抗教授团队提出以水的热力学亚稳态状态来突破蒸发流动过程的这一极限，通过水凝胶微通道，实现水在绝对零帕下的稳定蒸发流动，最大维持负压超过-1.67 MPa，为当前蒸发流动体系所能达到的负压最低值。并且通过密度泛函理论和分子动力学模拟深入探究了负压的产生机制。最后基于这一现象，首次提出负压热管概念，实现在1米的流动负载下极高热流密度耗散。展现了这一思路在热管理应用上的前景。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c01855