Сіз оны ас үй ыдыстарынан немесе ескі су құбырларынан көрген болуыңыз мүмкін: қатты, минералға бай су уақыт өте келе қабыршақты шөгінділерді қалдырады. Ол үйдегі құбырлар мен асхана ыдыстарында ғана емес, сонымен қатар мұнай мен табиғи газды тасымалдайтын құбырлар мен клапандарда, электр станцияларында салқындатқыш суды тасымалдайтын құбырларда да кездеседі. Масштаб тиімсіздік, тоқтап қалу және техникалық қызмет көрсету мәселелерін тудыруы мүмкін екені белгілі. Мұнай және газ өнеркәсібінде масштаб кейде жұмыс істеп тұрған ұңғымалардың толық жабылуына әкеледі, кем дегенде уақытша. Сондықтан бұл мәселені шешу үлкен пайда әкелуі мүмкін. Енді MIT зерттеушілерінің тобы осы үлкен, бірақ аз белгілі мәселенің ықтимал шешімін тапты. Олар бетті жаңа өңдеу, соның ішінде бетті нано-текстуралау, содан кейін майлау сұйықтығын қолдану - қақ түзілу жылдамдығын кем дегенде он есе азайта алатынын анықтады. Осы аптада зерттеу нәтижелері Journal of Advanced Materials Interface журналында жарияланды. Бұл мақаланы магистрант Сринивас Субраманьям, докторантура бойынша әріптесі Жизель Азими және MIT машина жасау кафедрасының теңізді пайдалану жөніндегі доценті Крипа Варанаси жазған. «Сіз [масштабты] дерлік кез келген жерден көре аласыз», - деді Варанаси. Үйде бұл шөгінділер негізінен тітіркендіргіш болып табылады, бірақ өнеркәсіпте олар «өнімділіктің төмендеуіне және [оларды] жою әдісі қоршаған ортаға зиянды болуы мүмкін», әдетте қатты химиялық заттарды қолдануды қамтиды. Электр станцияларында және тұщыландыру қондырғыларында масштаб тиімділіктің айтарлықтай жоғалуына әкелуі мүмкін, себебі ол термиялық тосқауыл ретінде әрекет етеді және жылу алмастырғыштағы салқындату немесе конденсацияға әсер етеді. Мәселе суда әдетте еріген тұздар мен минералдардың көп болуына байланысты туындайды. Судың бұл заттарды еріту қабілеті ерігіштікке байланысты, сондықтан су салқындатса немесе буланса, ерітінді шамадан тыс қаныққан болуы мүмкін: оның құрамында еріген заттар ұстай алатынынан көп, сондықтан кейбір заттар тұнбаға түсе бастайды. Жылы және ылғалды ауа салқынырақ бетке тап болған кезде кенет салқындаған кезде, суық әйнекте тұман пайда болады, бұл бірдей принцип. Көп жағдайда инженерлер бұл мәселені жүйені шамадан тыс жобалау арқылы шешеді, Варанаси былай деді: Қажет болғаннан әлдеқайда үлкенірек құбырды пайдаланыңыз, мысалы, ластану ішінара бітелуді тудырады деп күтілуде немесе бұл жағдайда жылу алмастырғыш астында. Субраманям бұл мәселенің жаңа емес екенін атап көрсетеді: «Ежелгі ыдыс-аяқтарда мұндай жинақтау бар», - деді ол. «Бізде әлі жақсы шешім жоқ». Өнеркәсіптік ауқымда әлі дәлелденбегенімен, MIT командасы әзірлеген жаңа әдіс масштабтың қалыптасу жылдамдығына айтарлықтай әсер етуі мүмкін және көп жағдайда оны толығымен болдырмайды. Олардың әдісі қарапайым көрінеді: бетті тиімді нанотекстуралау және алынған текстураны майлаушы затпен толтыру. Текстура негізінен өндірілген бұдырлар мен ойықтардың мөлшеріне байланысты; нақты пішін маңызды емес сияқты. Сондықтан бұл текстураны жасау үшін әртүрлі әдістерді қолдануға болады, соның ішінде бетіне текстуралы жабынды жағу немесе оны орнында химиялық өңдеу. Зерттеушілер сонымен қатар масштабта пайда болатын энергетикалық тосқауылды арттырып қана қоймай, сонымен қатар текстуралы қатты заттарға таралатын, бетті «тегіс» ететін және масштабты қалыптастыру үшін қолдануға болатын нуклеацияны азайтатын қолайлы майлау материалын таңдау процесін сипаттады. Сайт. Қабақтың пайда болуын болдырмау немесе азайтудың алдыңғы әрекеттері әдетте минералдардың онымен байланысуын болдырмау үшін бетіне жабынды (мысалы, тефлон) қосуды қамтиды. Варанаси бұл әдістің проблемасы бұл жабындардың тозуы деп түсіндірді, өйткені жабыспайтын табалардағы жабындар пайдалану кезінде жиі нашарлайды. Оның айтуынша, қаптамада кішкене саңылау болса да, ол қақ қалыптаса бастайтын орынды қамтамасыз етеді. Жаңа әдісті қолдана отырып, бетінде нано-текстура пайда болғаннан кейін бетіне май немесе басқа майлау сұйықтығы жағылады. Варанаси кішкентай нано-масштабты ойықтар бұл сұйықтықты ұстап, капиллярлық әрекет арқылы оны мықтап ұстайтынын айтты. Қатты жабыспайтын жабындардан айырмашылығы, сұйықтық кез келген бос орындарды толтыру үшін ағып, беттік құрылымға таралады, ал кейбіреулері шайылып кетсе, оны үздіксіз толтыруға болады. «Механикалық зақым болса да, жағармай сол бетке оралуы мүмкін», - деді Субраманям. «Ол өзінің тегістігін ұзақ уақыт сақтай алады». Бұл майлау қабаты өте жұқа (қалыңдығы бірнеше жүз нанометр) болғандықтан, бетті ондаған жылдар бойы қорғау үшін аз ғана майлау керек. Варанаси құбырдың бір бөлігіне салынған резервуар жабдықтың қызмет ету мерзімі ішінде майлауды қамтамасыз ете алатынын айтты. Мұнай құбырлары жағдайында «жағармай бұрыннан бар» беттік құрылыммен алынған май құбырдың бетін қорғай алады. Фрайбург университетінің Интерфейс химиясы және физикасы зертханасының меңгерушісі Юрген Рюэ зерттеуге қатыспады, ол «өте маңызды жаңалықтар мен маңызды ғылыми жетістіктерді» білдіреді. Ол команданың масштабты қалыптастыруды азайту әдісін «жаңа және креативті» деп атады және «бұл су жылытылатын және бу пайда болатын барлық аймақтарға әлеуетті әсер етуі мүмкін» деді. Зерттеушілер белгілі бір қолдану үшін ең жақсысын анықтау үшін қосымша зертханалық сынақтардан кейін майлау және текстуралау әдістерінен кейін жүйе небәрі үш жыл ішінде коммерциялық қолдануға дайын болуы мүмкін екенін айтты. Бұл жұмысқа MIT Energy Initiative қолдау көрсетті.
Жіберу уақыты: 08 желтоқсан 2021 ж
