一、基础研究

1. 高性能芯片与能源系统高热流密度喷雾冷却研究

高性能芯片与能源系统作为国家战略性核心技术，是支撑新一代信息技术、人工智能、能源安全等关键领域自主可控的基础。本团队以宏观表面结构为电极对液膜施加高压静电场，提出了可用于喷雾冷却的电场和结构表面协同强化换热新策略。通过电场和结构表面的相互耦合和协同作用在大幅提高沸腾换热量的同时还可抑制沸腾危机，有望开辟高热流甚至超高热流散热新路径。该方向采用实验、理论和数值研究相结合的方法，围绕闪蒸喷雾冷却所涉及的荷电液体闪蒸雾化、薄液膜沸腾调控及传热强化等关键问题展开系统研究。相关研究结果为高性能芯片与能源系统长寿命、高安全以及可靠运行提供重要的理论支撑和方法基础。

2. 激光皮肤手术辅助表皮闪蒸喷雾冷却研究

以太田痣为代表的色素性皮肤病常见于患者面部，严重影响患者的心理健康，并具有转化恶性肿瘤风险。基于选择性光热效应的激光疗法已在临床广泛应用，然而表皮色素对激光能量的竞争性吸收易引发表皮热损伤、出血、色素异常等副作用。本方向致力于发展与太田痣激光手术相适配的冷空气射流耦合制冷剂闪蒸喷雾新型复合表皮冷却技术，在有效冷却表皮的同时，清除液膜和可吸入物，并具有麻醉减痛的作用。复合冷却涉及工程热物理与生物医学的共性复杂科学问题，急需开展冷空气射流与闪蒸喷雾相互作用、喷雾动力学与热特性、皮肤表面动态传热规律及复杂相变换热机制等理论和实验研究，为冷却效率提高、复合冷却方式的优化及其与激光参数的耦合匹配提供理论指导。

3. 热梯度驱动水伏纳米发电流-固界面间能量转化研究

水伏发电技术直接将动能转换为电能、能量转换损失小，在自供能传感与环境能量收集等领域展现出显著应用潜力。液滴冲击热壁面水伏发电往往伴随大温度梯度与剧烈相变现象，界面呈现出复杂流–固耦合特征，而热效应对电荷分离与迁移行为的调控机制尚未得到系统阐明，且现有研究主要聚焦通过器件结构优化与材料调控提升输出性能，提升路径多依赖经验参数调节。因此，开展多物理场耦合作用下水伏纳米发电系统研究，对于深化界面电荷调控机理、拓展其工程应用具有重要意义。本方向围绕水伏纳米发电体系中的界面电荷行为与能量转换过程，结合电特性测量、高速可视化及热流分析等手段，系统研究复杂参数影响下的热-电能量转换机制及其在喷雾冷却余热回收中的应用。

二、工程应用

1. 垂直起降飞行器电动力系统闪蒸喷雾冷却技术开发

2. 电流体动力学微纳喷印系统开发

3. 燃煤电厂湿除碱液喷淋系统开发

4. 激光皮肤手术动态表皮冷却设备创制