Հնարավոր է, որ դուք տեսել եք այն խոհանոցային սպասքի կամ հին ջրի խողովակների մեջ. կոշտ, հանքանյութերով հարուստ ջուրը ժամանակի ընթացքում կթևավորի նստվածքներ: Այն հանդիպում է ոչ միայն տան խողովակներում և խոհանոցային պարագաներում, այլ նաև նավթ և բնական գազ տեղափոխող խողովակներում և փականներում, ինչպես նաև էլեկտրակայաններում հովացման ջուր տեղափոխող խողովակներում: Հայտնի է, որ կշեռքը կարող է անարդյունավետության, անգործության և սպասարկման խնդիրներ առաջացնել: Նավթի և գազի արդյունաբերության մեջ մասշտաբները երբեմն հանգեցնում են գործող հորերի ամբողջական փակմանը, գոնե ժամանակավորապես: Հետևաբար, այս խնդրի լուծումը կարող է հսկայական պարգևներ բերել։ Այժմ MIT-ի հետազոտողների թիմը պոտենցիալ լուծում է գտել այս հսկայական, բայց քիչ հայտնի խնդրին: Նրանք պարզել են, որ մակերևույթի նոր մշակումը, ներառյալ մակերեսի նանո-տեքստուրավորումը և այնուհետև քսող հեղուկի կիրառումը, կարող է նվազագույնը տասն անգամ նվազեցնել մասշտաբի ձևավորման արագությունը: Այս շաբաթ հետազոտության արդյունքները հրապարակվել են Journal of Advanced Materials Interface-ում։ Թերթը գրվել է ասպիրանտ Սրինիվաս Սուբրամանյամի, ասպիրանտ Ժիզել Ազիմիի և Կրիպա Վարանասիի կողմից՝ MIT-ի մեխանիկական ճարտարագիտության ամբիոնի ծովային օգտագործման դոցենտ: «Դուք կարող եք տեսնել [սանդղակը] գրեթե ամենուր», - ասաց Վարանասին: Տանը, այս հանքավայրերը հիմնականում տհաճություն են պատճառում, բայց արդյունաբերության մեջ դրանք կարող են հանգեցնել «արտադրողականության նվազմանը, և [դրանց] հեռացման մեթոդը կարող է վնասակար լինել շրջակա միջավայրի համար», որը սովորաբար ներառում է կոպիտ քիմիական նյութերի օգտագործումը: Էլեկտրակայաններում և աղազերծման կայաններում կեղևը կարող է առաջացնել արդյունավետության զգալի կորուստներ, քանի որ այն գործում է որպես ջերմային խոչընդոտ և ազդում է ջերմափոխանակիչում սառեցման կամ խտացման վրա: Խնդիրն առաջանում է, քանի որ ջուրը սովորաբար պարունակում է շատ լուծված աղեր և հանքանյութեր։ Այս նյութերը լուծելու ջրի կարողությունը կախված է լուծելիությունից, հետևաբար, եթե ջուրը սառչում է կամ գոլորշիանում, լուծումը կարող է գերհագեցվել. այն պարունակում է ավելի շատ լուծված նյութեր, քան կարող է պահել, ուստի որոշ նյութեր սկսում են նստել: Երբ տաք և խոնավ օդը հանկարծ սառչում է, երբ հանդիպում է ավելի սառը մակերեսի, այն սառը ապակու վրա մառախուղ է առաջացնելու, ինչը նույն սկզբունքն է: Շատ դեպքերում ինժեներները լուծում են այս խնդիրը՝ չափից դուրս նախագծելով համակարգը, Վարանասին ասաց. Օգտագործեք շատ ավելի մեծ խողովակ, քան անհրաժեշտ է, օրինակ, ակնկալվում է, որ աղտոտումը կհանգեցնի մասնակի խցանման կամ ավելի մեծ մակերեսի, այս դեպքում ջերմափոխանակիչին: տակ. Սուբրամանյամը նշում է, որ այս խնդիրը նոր չէ. «Հնագույն խոհանոցային պարագաներն այսպիսի կուտակումներ ունեն»,- ասաց նա։ «Մենք դեռ լավ լուծում չունենք». Չնայած այն դեռ պետք է ապացուցվի արդյունաբերական մասշտաբով, MIT թիմի կողմից մշակված նոր մեթոդը կարող է էական ազդեցություն ունենալ մասշտաբի ձևավորման արագության վրա և շատ դեպքերում կարող է ամբողջությամբ կանխել այն: Նրանց մեթոդը պարզ է թվում. մակերեսի արդյունավետ նանոտեքստուրավորում և ստացված հյուսվածքը քսանյութով լցնում: Հյուսվածքը հիմնականում կախված է արտադրված բշտիկների և ակոսների չափից. ճշգրիտ ձևը կարծես թե կարևոր չէ: Հետևաբար, այս հյուսվածքը ստեղծելու համար կարող են օգտագործվել տարբեր տեխնիկաներ՝ ներառյալ մակերեսի վրա հյուսվածքային ծածկույթի կիրառումը կամ տեղում քիմիական փորագրումը: Հետազոտողները նաև նկարագրել են հարմար քսանյութի ընտրության գործընթաց, որը ոչ միայն մեծացնում է մասշտաբով ձևավորված էներգետիկ արգելքը, այլև տարածվում է հյուսվածքային պինդ մարմինների վրա՝ մակերեսը դարձնելով «հարթ» և նվազեցնելով միջուկը, որը կարող է օգտագործվել մասշտաբի ձևավորման համար: Կայք. Կեղևի ձևավորումը կանխելու կամ նվազեցնելու նախկին փորձերը սովորաբար ներառում են մակերեսին ծածկույթի (օրինակ՝ տեֆլոնի) ավելացում՝ հանքանյութերի հետ կապվելու կանխարգելման համար: Վարանասին բացատրեց, որ այս մեթոդի խնդիրն այն է, որ այս ծածկույթները մաշվում են, ճիշտ այնպես, ինչպես չկպչող տապակների ծածկույթները հաճախ քայքայվում են օգտագործման ընթացքում: Նա ասաց, որ նույնիսկ եթե ծածկույթի վրա փոքր անցք լինի, այն տեղ է տալիս, որ մասշտաբները սկսեն առաջանալ։ Օգտագործելով նոր մեթոդը, երբ նանո-հյուսվածքը ձևավորվում է մակերեսի վրա, մակերեսին քսում են յուղ կամ այլ քսայուղ: Վարանասին ասաց, որ նանո-մասշտաբի փոքրիկ ակոսները գրավում են այս հեղուկը և ամուր պահում այն տեղում մազանոթային գործողության միջոցով: Ի տարբերություն պինդ չկպչող ծածկույթների՝ հեղուկը կարող է հոսել՝ լրացնելու բացերը, տարածվել մակերեսի հյուսվածքի վրա, և եթե մի մասը լվանում է, այն կարող է շարունակաբար համալրվել: «Նույնիսկ եթե մեխանիկական վնաս կա, քսանյութը կարող է վերադառնալ այդ մակերեսին», - ասաց Սուբրամանյամը: «Այն կարող է երկար ժամանակ պահպանել իր հարթությունը»: Քանի որ այս քսող շերտը շատ բարակ է՝ ընդամենը մի քանի հարյուր նանոմետր հաստությամբ, այն պահանջում է միայն փոքր քանակությամբ քսանյութ՝ տասնյակ տարիներ մակերեսը պաշտպանելու համար: Վարանասին ասել է, որ խողովակաշարի մի հատվածում կառուցված ջրամբարը կարող է յուղել սարքավորումների ողջ կյանքի ընթացքում: Նավթամուղների դեպքում «քսանյութն արդեն գոյություն ունի», մակերեսի հյուսվածքով գրավված նավթը կարող է պաշտպանել խողովակաշարի մակերեսը: Ֆրայբուրգի համալսարանի միջերեսային քիմիայի և ֆիզիկայի լաբորատորիայի ղեկավար Յուրգեն Ռյուեն չի ներգրավվել հետազոտության մեջ՝ ասելով, որ այն ներկայացնում է «շատ կարևոր հայտնագործություններ և կարևոր գիտական առաջընթաց»: Նա անվանեց «նոր և կրեատիվ» մասշտաբի ձևավորումը նվազեցնելու թիմի մեթոդը և ասաց, որ «այն կարող է պոտենցիալ ազդեցություն ունենալ բոլոր այն տարածքների վրա, որտեղ ջուրը ջեռուցվում է և գոլորշի է առաջանում»: Հետազոտողները ասացին, որ հետագա լաբորատոր փորձարկումներից հետո՝ որոշակի կիրառման համար լավագույնը որոշելու համար Քսայուղի և հյուսվածքային մեթոդներից հետո համակարգը կարող է պատրաստ լինել կոմերցիոն կիրառման ընդամենը երեք տարում: Այս աշխատանքին աջակցել է MIT Energy Initiative-ը:
Հրապարակման ժամանակը՝ Dec-08-2021
