თქვენ შეიძლება გინახავთ იგი სამზარეულოს ჭურჭელში ან ძველ წყლის მილებში: მყარი, მინერალებით მდიდარი წყალი დროთა განმავლობაში დატოვებს ქერცლიან ნალექებს. ეს გვხვდება არა მხოლოდ სახლის მილებში და სამზარეულოს ჭურჭელში, არამედ მილებში და სარქველებში, რომლებიც გადააქვთ ნავთობისა და ბუნებრივი აირის, და მილები, რომლებიც გადააქვთ ელექტროსადგურებში გამაგრილებელ წყალს. ცნობილია, რომ სასწორმა შეიძლება გამოიწვიოს არაეფექტურობა, შეფერხება და ტექნიკური პრობლემები. ნავთობისა და გაზის ინდუსტრიაში მასშტაბები ზოგჯერ იწვევს მოქმედი ჭაბურღილების სრულ დახურვას, დროებით მაინც. ამიტომ, ამ პრობლემის მოგვარებამ შეიძლება დიდი ჯილდო მოიტანოს. ახლა MIT-ის მკვლევართა ჯგუფმა მოიფიქრა ამ უზარმაზარი, მაგრამ ნაკლებად ცნობილი პრობლემის პოტენციური გადაწყვეტა. მათ აღმოაჩინეს, რომ ახალი ზედაპირის დამუშავებამ - ზედაპირის ნანო-ტექსტურის ჩათვლით და შემდეგ საპოხი სითხის გამოყენებამ - შეიძლება შეამციროს მასშტაბის წარმოქმნის სიჩქარე მინიმუმ ათჯერ. ამ კვირაში კვლევის შედეგები გამოქვეყნდა Journal of Advanced Materials Interface-ში. ნაშრომი დაიწერა კურსდამთავრებულმა სტუდენტმა სრინივას სუბრამანიამმა, პოსტდოქტორანტმა ჟიზელ აზიმიმ და კრიპა ვარანასიმ, საზღვაო უტილიზაციის ასოცირებულმა პროფესორმა MIT-ის მექანიკური ინჟინერიის დეპარტამენტში. ”თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ [მასშტაბი] თითქმის ყველგან,” - თქვა ვარანასიმ. სახლში, ეს დეპოზიტები ძირითადად მაღიზიანებს, მაგრამ ინდუსტრიაში მათ შეუძლიათ გამოიწვიონ „პროდუქტიულობის შემცირება და [მათი] მოცილების მეთოდი შეიძლება საზიანო იყოს გარემოსთვის“, რაც ჩვეულებრივ გულისხმობს უხეში ქიმიკატების გამოყენებას. ელექტროსადგურებსა და გამწმენდ სადგურებში, მასშტაბებმა შეიძლება გამოიწვიოს ეფექტურობის მნიშვნელოვანი დანაკარგები, რადგან ის მოქმედებს როგორც თერმული ბარიერი და გავლენას ახდენს სითბოს გადამცვლელში გაგრილებაზე ან კონდენსაციაზე. პრობლემა წარმოიქმნება იმის გამო, რომ წყალი ჩვეულებრივ შეიცავს უამრავ გახსნილ მარილს და მინერალს. წყლის უნარი, დაითხოვოს ეს ნივთიერებები, დამოკიდებულია ხსნადობაზე, ასე რომ, თუ წყალი გაცივდა ან აორთქლდება, ხსნარი შეიძლება გახდეს ზედმეტად გაჯერებული: ის შეიცავს იმაზე მეტ დაშლილ ნივთიერებებს, ვიდრე მას შეუძლია, ამიტომ ზოგიერთი ნივთიერება იწყებს ნალექს. როდესაც თბილი და ნოტიო ჰაერი უეცრად გაცივდება, როდესაც ის უფრო ცივ ზედაპირს ხვდება, ეს გამოიწვევს ცივ მინაზე ნისლს, რაც იგივე პრინციპია. უმეტეს შემთხვევაში, ინჟინრები ამ პრობლემას წყვეტენ სისტემის გადაჭარბებული დიზაინით, ვარანასიმ თქვა: გამოიყენეთ გაცილებით დიდი მილი, ვიდრე საჭიროა, მაგალითად, მოსალოდნელია, რომ დაბინძურება გამოიწვევს ნაწილობრივ ბლოკირებას, ან უფრო დიდ ზედაპირს, ამ შემთხვევაში სითბოს გადამცვლელს. ქვეშ. სუბრამანიამი აღნიშნავს, რომ ეს პრობლემა ახალი არ არის: „ძველ კულინარიულ ჭურჭელს ასეთი დაგროვება აქვს“, - თქვა მან. ”ჯერ არ გვაქვს კარგი გამოსავალი.” მიუხედავად იმისა, რომ ის ჯერ კიდევ არ არის დადასტურებული ინდუსტრიული მასშტაბით, MIT-ის გუნდის მიერ შემუშავებულმა ახალმა მეთოდმა შეიძლება მნიშვნელოვანი გავლენა იქონიოს მასშტაბის ფორმირების სიჩქარეზე და ხშირ შემთხვევაში შესაძლოა მთლიანად აღკვეთოს იგი. მათი მეთოდი მარტივად ჟღერს: ზედაპირის ეფექტურად ნანოტექსტირება და მიღებული ტექსტურის შევსება ლუბრიკანტით. ტექსტურა ძირითადად დამოკიდებულია წარმოებული მუწუკების და ღარების ზომაზე; ზუსტ ფორმას არ აქვს მნიშვნელობა. ამიტომ, ამ ტექსტურის შესაქმნელად შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა ტექნიკა - მათ შორის, ტექსტურირებული საფარის გამოყენება ზედაპირზე ან მის ადგილზე ქიმიურად ამოკვეთა. მკვლევარებმა ასევე აღწერეს შესაფერისი საპოხი მასალის შერჩევის პროცესი, რომელიც არა მხოლოდ ზრდის მასშტაბით წარმოქმნილ ენერგეტიკულ ბარიერს, არამედ ვრცელდება ტექსტურირებული მყარ ნაწილებზე, აქცევს ზედაპირს „გლუვს“ და ამცირებს ბირთვის წარმოქმნას, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას მასშტაბის ფორმირებისთვის. საიტი. მასშტაბის წარმოქმნის თავიდან აცილების ან შემცირების წინა მცდელობები, როგორც წესი, მოიცავს ზედაპირზე საფარის (როგორიცაა ტეფლონის) დამატებას, რათა თავიდან აიცილოს მინერალები მასზე შებოჭვისგან. ვარანასიმ განმარტა, რომ ამ მეთოდის პრობლემა იმაში მდგომარეობს, რომ ეს საფარები ცვდება, ისევე როგორც არაწებოვანი ტაფების საფარი ხშირად იშლება გამოყენებისას. მისი თქმით, იმ შემთხვევაშიც კი, თუ საფარზე მცირე ხვრელია, ის ქმნის ადგილს მასშტაბის დასაწყებად. ახალი მეთოდის გამოყენებით, მას შემდეგ, რაც ნანო-ტექსტურა ჩამოყალიბდება ზედაპირზე, ზეთი ან სხვა საპოხი სითხე გამოიყენება ზედაპირზე. ვარანასიმ თქვა, რომ პაწაწინა ნანომასშტაბიანი ღარები იჭერს ამ სითხეს და მყარად უჭერს მას თავის ადგილზე კაპილარული მოქმედებით. მყარი არაწებოვანი საფარისგან განსხვავებით, სითხე შეიძლება მიედინება ნებისმიერი ხარვეზის შესავსებად, გავრცელდეს ზედაპირის ტექსტურაზე და თუ ზოგიერთი ჩამოირეცხება, ის შეიძლება განუწყვეტლივ შეივსოს. „მექანიკური დაზიანების შემთხვევაშიც კი, ლუბრიკანტი შეიძლება დაბრუნდეს ამ ზედაპირზე“, - თქვა სუბრამანიამმა. ”მას შეუძლია შეინარჩუნოს სიგლუვე დიდი ხნის განმავლობაში.” იმის გამო, რომ ეს საპოხი ფენა ძალიან თხელია - მხოლოდ რამდენიმე ასეული ნანომეტრის სისქე - მას სჭირდება მხოლოდ მცირე რაოდენობის ლუბრიკანტი ზედაპირის დასაცავად ათწლეულების განმავლობაში. ვარანასიმ თქვა, რომ მილსადენის მონაკვეთში აშენებულ წყალსაცავს შეუძლია უზრუნველყოს შეზეთვა აღჭურვილობის მთელი სიცოცხლის მანძილზე. ნავთობსადენების შემთხვევაში, „საპოხი უკვე არსებობს“, ზედაპირის ტექსტურით მოპოვებულ ზეთს შეუძლია დაიცვას მილსადენის ზედაპირი. იურგენ რუჰე, ფრაიბურგის უნივერსიტეტის ინტერფეისის ქიმიისა და ფიზიკის ლაბორატორიის ხელმძღვანელი, არ იყო ჩართული კვლევაში და თქვა, რომ ის წარმოადგენს „ძალიან მნიშვნელოვან აღმოჩენებს და მნიშვნელოვან სამეცნიერო მიღწევებს“. მან უწოდა გუნდის მეთოდს მასშტაბის ფორმირების შემცირების შესახებ „ახალი და კრეატიული“ და თქვა, რომ „მას შეიძლება ჰქონდეს პოტენციური გავლენა ყველა იმ უბანზე, სადაც წყალი თბება და წარმოიქმნება ორთქლი“. მკვლევარებმა განაცხადეს, რომ შემდგომი ლაბორატორიული ტესტირების შემდეგ, რათა დადგინდეს საუკეთესო კონკრეტული განაცხადისთვის საპოხი მასალების და ტექსტურირების მეთოდების შემდეგ, სისტემა შეიძლება მზად იყოს კომერციული გამოყენებისთვის სულ რაღაც სამ წელიწადში. ეს სამუშაო მხარდაჭერილი იყო MIT Energy Initiative-ის მიერ.
გამოქვეყნების დრო: დეკ-08-2021
