香港城市大学（城大）协理副校长（资源规划）、机械工程学系及能源及环境学院王建邦教授领导的研究团队，成功研发一种无需复杂表面工程系统，就能够触发莱顿弗罗斯特效应（Leidenfrost effect）的革命性毛细结构，为需要温度控制的莱顿弗罗斯特效应提供实际解决方案。

该研究题为“毛细莱顿弗罗斯特效应”，近日于国际顶尖物理学期刊《自然 – 物理学》上发表。

莱顿弗罗斯特效应是于1756年时被发现的经典物理现象。当液滴接触到远高于其沸点的高温表面时，会瞬间形成一层蒸汽隔热层，使液滴在其表面上悬浮并滚动，减慢蒸发速度。日常常见的例子是，当水滴落在高温的平底锅上，起初会嘶嘶作响并快速消失。但当达到莱顿弗罗斯特点（LFP），水滴便会聚集成水珠，并在表面上滚动，水珠在蒸发前的存活时间显著延长。此效应常见于实验室与工业应用场景中。

由于莱顿弗罗斯特效应所形成的蒸汽隔热层，会降低传热效能，并有机会使液体对高温表面的冷却失效。因此，此效应自逾200年前被发现以来，一直被广泛深入研究，但由于液体动态极其复杂，效应所引致的传统结果至今仍极难精准控制。

研究团队揭示一种全新的莱顿弗罗斯特行为——“毛细莱顿弗罗斯特效应”（Capillary Leidenfrost Effect），仅需在110 °C的温度下，就可透过液体蒸发进行稳定及持续的固体悬浮，远低于传统液滴的莱顿弗罗斯特点，并无需任何特制的表面制造技术。

一般而言，传统研究理论认为出现莱顿弗罗斯特效应需满足基板温度高于液体沸点的条件，但是次研究则得出截然不同的结论。研究团队首次发现无需依赖任何特制表面技术，并是迄今而知的最低LFP。当液体注入毛细结构后，该毛细系统立即转入莱顿弗罗斯特状态。此悬浮状态可维持约两分钟，并可透过持续补充液体，无限期持续维持。

这个极低的LFP可大幅降低在一般金属表面上，引发莱顿弗罗斯特效应所需的临界热通量约五至六倍，提升传热效率。这项技术更可为无摩擦运动应用节省所需的能量输入，为支持稳定的莱顿弗罗斯特热通量提供全新发展路向。

王教授表示：“我们可以透过将液体局限于毛细结构中，精准控制LFP。传统上，液相变化的模式被动地由温度控制，但现在我们证实可按实际需要，利用结构参数自订LFP。”

他强调，这项新发现为先进热能管理及可扩展的零摩擦运动的未来发展应用提供重大的启示。

他补充：“我们能够控制沸腾态转移的温度，在更广泛的操作范围内维持高效冷却，彻底革新高性能电子技术及发电系统的换热器与冷却系统设计。”

这项研究已证实“毛细莱顿弗罗斯特效应”稳健可靠，并能以多种廉价材料实现，将助力开创工业应用新时代。在工业规模上突破零摩擦运动与降低阻力，将对非接触式运输系统及极低摩擦轴承等应用具有巨大潜力。