水通常是热传递的首选资源，被用于大规模的冷却操作，如为互联网提供动力的数据中心和为城市提供动力的核电站。Jonathan Boreyko副教授和John R. Jones III机械工程学院研究员正在研究动态现象，以使水基传热更具能量和成本效益。
Boreyko和他的团队发表了大量关于水及其运动方式的文章，他的自然启发流体和界面实验室的成员们制造了由表面张力推动的水滴和通过静电推动的霜。在前两卷中结合了液体和固体两相，他们的第三卷研究了沸水的第三相。
博雷科说:“在杜克大学攻读博士学位期间，我发现了跳跃的水滴。“十年后，我自己的研究生在研究霜冻生长时发现了跳跃的冰。这让我下定决心完成一个关于跳跃水的三部曲，我们在这篇关于在水沸腾过程中跳跃气泡的论文中实现了这一目标。当亨根向我展示完成三部曲的这些跳跃泡泡的第一个视频时，不用说，我兴奋地跳了起来。”
研究生hyungon Park发明了一种微型结构的锅炉，它能够释放出十分之一大小的气泡，利用稳定的气泡来携带能量。结果是一种更有效的从表面去除热量的方法。这项研究发表在《高级功能材料》杂志上。
煮沸是通过水持续传递热量的最有效方式。如果沸腾保持恒定，能量的释放也保持恒定。能量以气泡的形式被带走，就像搭载热乘客的球形汽车一样。当这些气泡自身的浮力比表面附着力更强时，这些气泡通常会离开，导致它们上升到表面并释放能量。
Park和Boreyko的新方法在这一原理的基础上进行了改进，使泡泡车车队变得更小，数量更多。由于气泡的不断离开，更多的能量乘客也离开了。气泡并没有等待自身的浮力来完成这项工作，而是以更快的速度跳离加热表面。由于这些气泡在微观上也很小，研究小组已经解决了一个问题，即较大的气泡会导致破裂，从而阻碍热量的排出。
Boreyko说:“通常情况下，当这些表面气泡直径为毫米时，浮力会将它们分离，使它们能够逃逸，并以蒸汽的形式带走热量。”“当在较高温度下沸腾时，这些大的表面气泡合并在一起形成连续的蒸汽膜。这层薄膜使液体与热表面隔绝，从而导致传热失效。”
该团队方法的秘密在于他们创造的工程表面。通过在沸腾表面制造一系列微腔，气泡优先在腔内形成和生长。成对的空腔被有意地放置在非常靠近的地方，使相邻的气泡以异常小的尺寸聚集在一起。在如此小的尺寸下，表面张力非常强，导致气泡在合并时从表面跳离。在数据中心的情况下，更快地从表面去除热量可能意味着正常业务和代价高昂的停机时间之间的差异。
在许多方面，这种跳泡效应与Boreyko之前发现的跳珠非常相似。在这两种情况下，表面张力的使用都证明是有价值的，但热量的附加因素带来了新的动态。
博雷科预计，综合这些因素，跳跃现象将在冷却和传热方面得到更广泛的应用。
Boreyko解释说:“为了使液滴跳跃，表面需要疏水涂层和超小型纳米结构，这两者都是脆弱和昂贵的。”“相比之下，气泡更喜欢在亲水表面上跳跃，这就允许使用未涂覆的金属。此外，跳跃气泡所需的微腔比跳跃液滴所需的纳米结构更大、更耐用。”
这个项目为理解跳跃气泡效应的流体力学奠定了更深的基础。下一步是测量通过沸腾改善的传热，绘制在广泛的温度范围和表面几何形状上的图，以更好地了解跳跃增强沸腾的全部潜力。
