文章导读
当你的新能源汽车电池包在热失控边缘时，传统喷雾冷却效率会在200℃后断崖式下跌——莱顿弗罗斯特效应让液体形成蒸汽膜，加速灾难。你以为换个更贵的冷却液就能解决？武汉大学刘抗团队的发现告诉你：根本问题不在液体，而在那个被忽视的“瞬时聚合”机制。他们把凝胶原位热聚合做到1000℃下，让冷却效率直接飙到纯水的4倍。这项技术已经让电池冷却时间缩短一半——但代价是什么？会不会成为下一个“实验室奇迹”？这份研究里藏着从实验室到量产的关键细节，看完你可能会重新评估自己的热管理方案。
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（通讯员刘梦娜）近日，武汉大学动力与机械学院刘抗教授团队提出一种凝胶动态聚合交联策略，在1000℃极端高温下仍能抑制莱顿弗罗斯特效应，显著提升高温热管理效率，为动力电池热失控防护、高端装备高温冷却等场景提供全新技术路径。相关成果在国际期刊《焦耳》（Joule）上发表，论文题为“In situ thermal polymerization of hydrogel suppresses Leidenfrost effect up to 1,000°C for high-temperature thermal management”。动力与机械学院硕士研究生李俊浩为论文第一作者，黄志副教授、刘抗教授为共同通讯作者，动力与机械学院为唯一署名及通讯单位。
蒸发和沸腾冷却技术因其优越的热传递系数，被广泛用于高温表面冷却。但温度超过200℃后会出现莱顿弗罗斯特（Leidenfrost）效应，液体与热面间形成绝热蒸汽膜，导致换热效率急剧下降，在电池热失控、高温淬火等场景中易引发安全风险。传统表面微纳改性工艺复杂、难以规模化，且无法适配电池包等复杂曲面与随机热点；纳米流体、表面活性剂等添加剂方案则存在沉降、堵塞、高温失效等问题，均无法在1000℃级超高温下持续维持高效核态沸腾。
针对这一瓶颈，团队创新性地提出两性离子水凝胶原位热聚合抑制莱顿弗罗斯特效应策略，采用磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯（SBMA）溶液体系，接触高温表面时瞬时聚合形成多孔凝胶层，牢牢锚定液滴，抵消蒸汽上浮压力，又能快速排汽，避免绝热膜生成。该体系可将莱顿弗罗斯特温度提升至1000℃，全程保持液固直接接触，维持高效核态沸腾。将SBMA溶液与喷雾冷却技术结合，可在1000℃高温下达到纯水4倍的散热能力；应用于锂电池热失控场景，冷却时间缩短50%，显著提升电池安全防护能力。该技术无需表面预处理，适配复杂曲面与随机热点，成本低、易规模化，可广泛用于新能源汽车、电网储能、冶金、航空航天等领域的极端高温热管理，为下一代高效安全散热技术提供重要支撑。
该研究得到了国家重点研发计划项目及国家自然科学基金的支持。武汉大学科研公共服务共享平台为此项工作的开展提供了有力支撑。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2542435126001248
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