这篇文档属于类型a，即单篇原创研究的学术报告。

主要作者及机构
该研究的主要作者包括Mengnan Jiang, Yang Wang, Fayu Liu, Hanheng Du, Yuchao Li, Huanhuan Zhang, Suet To, Steven Wang, Chin Pan, Jihong Yu, David Quéré和Zuankai Wang。他们的研究机构包括香港城市大学机械工程系、香港城市大学自然启发工程研究中心、吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室、香港理工大学超精密加工技术国家重点实验室、法国巴黎PSL研究大学、以及香港城市大学深圳研究院。

发布期刊及时间
这项研究于2022年1月27日发表在《Nature》杂志上，文章标题为《Inhibiting the Leidenfrost effect above 1,000 °C for sustained thermal cooling》。

学术背景
该研究的科学领域主要集中在热传递和流体力学，特别是对莱顿弗罗斯特效应（Leidenfrost effect）的抑制和高效冷却技术的研究。莱顿弗罗斯特效应是指在高温表面上液滴悬浮在蒸汽层上的现象，这种效应会显著降低热传递效率。研究团队的目标是通过设计一种结构化热装甲（Structured Thermal Armour, STA）来抑制这一效应，从而在高达1,150°C的超高温下实现持续的热冷却。

研究流程
研究团队首先设计并制备了一种结构化热装甲（STA），其主要由钢柱组成的导热桥、嵌入的绝缘膜以及U形蒸汽通道构成。STA的设计旨在通过不同热导率和几何形状的材料，将均匀的温度分布转变为非均匀分布，并在所有温度下增强热冷却效果。

1. 样品制备
   STA的制备过程包括在钢块中雕刻出正方形的钢柱阵列，并在钢柱之间嵌入柔性多孔SiO2薄膜。薄膜通过电纺丝技术制备，具有低热导率和高熔点。随后，研究人员设计了U形蒸汽通道，并通过高温处理将薄膜与钢柱牢固结合。

2. 实验设计
   研究团队设计了对照实验，包括仅有钢柱的样品（样品A）、没有蒸汽通道的薄膜样品（样品B）以及完整的STA样品。这些样品被加热到不同的温度（最高达1,150°C），并通过高速摄像机和红外摄像机记录水滴在这些表面上的行为。

3. 性能测试
   研究团队测试了水滴在不同温度下的蒸发时间、热通量以及多滴喷射下的冷却效果。实验结果表明，STA样品能够在水滴接触后0.33秒内完成蒸发，相较于样品A和样品B，蒸发时间缩短了约50倍。

主要结果
1. 抑制莱顿弗罗斯特效应
STA样品在高达1,150°C的温度下完全抑制了莱顿弗罗斯特效应，而对照样品A和B则在不同温度下表现出不同程度的莱顿弗罗斯特效应。

1. 热冷却性能
   STA样品在超高温下表现出卓越的热冷却性能。当表面温度达到1,000°C时，STA样品的热通量保持在10^7 W/m^2，而样品A和B的热通量则因蒸汽层的形成而显著降低。

2. 多滴喷射冷却
   在模拟喷雾冷却的场景中，STA样品在多滴喷射下的冷却效果显著优于对照样品。当水流量为20 ml/min时，STA样品的表面温度在23秒内从1,000°C降至200°C，最终稳定在80°C左右。

结论与意义
该研究提出了一种新型的结构化热装甲（STA），能够显著抑制莱顿弗罗斯特效应，并在超高温下实现高效热冷却。这不仅为极端环境下的热管理提供了新的解决方案，还为工业应用（如核电站冷却和航空航天领域）提供了技术支撑。

研究亮点
1. STA样品在1,150°C的高温下完全抑制了莱顿弗罗斯特效应，这是目前已知的最高记录。 2. STA样品的热冷却性能显著优于传统材料，能够在超高温下保持高效的热传递。 3. 研究团队设计的多纹理材料集成技术为高温冷却领域提供了新的设计思路，且STA的柔性设计使其能够应用于各种复杂表面。

其他有价值的内容
研究团队还探讨了STA的制造工艺和材料选择对冷却性能的影响，提出了优化膜孔径和通道高度的理论模型，