Jista 'jkollok rajtha f'oġġetti tal-kċina tal-kċina jew pajpijiet ta' l-ilma qodma: ilma iebes u b'ħafna minerali se jħalli depożiti bil-qoxra maż-żmien. Isseħħ mhux biss f'pajpijiet u utensili tat-tisjir fid-dar, iżda wkoll f'pajpijiet u valvi li jittrasportaw iż-żejt u l-gass naturali, u l-pajpijiet li jittrasportaw l-ilma li jkessaħ f'impjanti tal-enerġija. Huwa magħruf sew li l-iskala tista 'tikkawża problemi ta' ineffiċjenza, waqfien u manutenzjoni. Fl-industrija taż-żejt u tal-gass, l-iskala kultant twassal għal għeluq sħiħ tal-bjar operattivi, għall-inqas temporanjament. Għalhekk, is-soluzzjoni ta 'din il-problema tista' ġġib premjijiet enormi. Issa, tim ta’ riċerkaturi tal-MIT ħareġ b’soluzzjoni potenzjali għal din il-problema enormi iżda ftit li xejn magħrufa. Sabu li trattament tal-wiċċ ġdid — inkluż nano-texturing tal-wiċċ u mbagħad japplika fluwidu lubrikanti — jista 'jnaqqas ir-rata ta' formazzjoni ta 'skala b'mill-inqas għaxar darbiet. Din il-ġimgħa, ir-riżultati tar-riċerka ġew ippubblikati fil-Ġurnal tal-Interface tal-Materjali Avvanzati. Id-dokument inkiteb minn student gradwat Srinivas Subramanyam, sħabi postdottorat Gisele Azimi, u Kripa Varanasi, professur assoċjat tal-utilizzazzjoni tal-baħar fid-Dipartiment tal-Inġinerija Mekkanika fil-MIT. "Tista 'tara [skala] kważi kullimkien," qal Varanasi. Fid-dar, dawn id-depożiti huma l-aktar ta 'dwejjaq, iżda fl-industrija, jistgħu jwasslu għal "tnaqqis tal-produttività, u l-metodu tat-tneħħija [hom] jista' jkun ta 'ħsara għall-ambjent", normalment jinvolvi l-użu ta' kimiċi ħarxa. F'impjanti tal-enerġija u impjanti tad-desalinizzazzjoni, l-iskala tista 'tikkawża telf sinifikanti ta' effiċjenza minħabba li taġixxi bħala barriera termali u taffettwa t-tkessiħ jew il-kondensazzjoni fl-iskambjatur tas-sħana. Il-problema tqum minħabba li l-ilma ġeneralment ikun fih ħafna melħ u minerali maħlul. Il-kapaċità ta 'l-ilma li jdub dawn is-sustanzi tiddependi fuq is-solubilità, għalhekk jekk l-ilma jibred jew jevapora, is-soluzzjoni tista' ssir saturata żżejjed: fiha aktar sustanzi maħlula milli tista 'żżomm, għalhekk xi sustanzi jibdew jippreċipitaw barra. Meta l-arja sħuna u umda tkessaħ f'daqqa meta tiltaqa 'ma' wiċċ aktar kiesaħ, tikkawża ċpar fuq il-ħġieġ kiesaħ, li huwa l-istess prinċipju. Fil-biċċa l-kbira tal-każijiet, l-inġiniera jsolvu din il-problema billi jfasslu żżejjed is-sistema, Varanasi qal: Uża pajp ħafna akbar milli meħtieġ, pereżempju, huwa mistenni li l-fouling jikkawża imblukkar parzjali, jew erja tal-wiċċ akbar, f'dan il-każ Heat exchanger taħt. Subramanyam jirrimarka li din il-problema mhix ġdida: "Utensili tat-tisjir tal-qedem għandhom dan it-tip ta 'akkumulazzjoni," huwa qal. "Għandna m'għandniex soluzzjoni tajba." Għalkemm għad irid jiġi ppruvat fuq skala industrijali, il-metodu l-ġdid żviluppat mit-tim tal-MIT jista 'jkollu impatt sinifikanti fuq il-veloċità tal-formazzjoni tal-iskala, u f'ħafna każijiet jista' jipprevjenih kompletament. Il-metodu tagħhom ħsejjes sempliċi: nanotexturing effettiv tal-wiċċ u jimlew in-nisġa li tirriżulta b'lubrikant. In-nisġa tiddependi prinċipalment fuq id-daqs tal-ħotob u l-iskanalaturi prodotti; il-forma preċiża ma jidhirx li jimpurtah. Għalhekk, varjetà ta 'tekniki jistgħu jintużaw biex tinħoloq dan in-nisġa-inkluża l-applikazzjoni ta' kisja minsuġa fuq il-wiċċ jew kimikament inċiżjoni fil-post. Ir-riċerkaturi ddeskrivew ukoll proċess għall-għażla ta 'lubrikant adattat li mhux biss iżid il-barriera tal-enerġija ffurmata mill-iskala, iżda wkoll jinfirex għal solidi minsuġa, li jagħmel il-wiċċ "lixx" u jnaqqas in-nukleazzjoni li tista' tintuża għall-formazzjoni tal-iskala. Sit. Tentattivi preċedenti biex jipprevjenu jew inaqqsu l-formazzjoni tal-iskala normalment jinvolvu ż-żieda ta 'kisi (bħal Teflon) mal-wiċċ biex jipprevjenu minerali milli jorbtu miegħu. Varanasi spjegat li l-problema b'dan il-metodu hija li dawn il-kisi jintlibsu, hekk kif il-kisi fuq twaġen li ma jeħlux spiss jiddegradaw bl-użu. Qal li anke jekk ikun hemm toqba żgħira fil-kisja, din tipprovdi post biex tibda tifforma l-iskala. Bl-użu tal-metodu l-ġdid, ladarba n-nano-tessut jiġi ffurmat fuq il-wiċċ, żejt jew fluwidu lubrikanti ieħor jiġi applikat fuq il-wiċċ. Varanasi qal li skanalaturi ċkejkna fuq skala nano jaqbdu dan il-likwidu u jżommuh fis-sod permezz ta 'azzjoni kapillari. B'differenza mill-kisi solidu li ma jwaħħalx, il-likwidu jista 'jiċċirkola biex jimla kwalunkwe vojt, jinfirex fuq in-nisġa tal-wiċċ, u jekk xi wħud jinħaslu, jista' jimtela kontinwament. "Anke jekk ikun hemm ħsara mekkanika, il-lubrikant jista 'jirritorna għal dak il-wiċċ," qal Subramanyam. "Jista 'jżomm l-intoppi tiegħu għal żmien twil." Minħabba li dan is-saff lubrikanti huwa rqiq ħafna—biss ftit mijiet ta 'nanometri ħoxnin—jeħtieġ biss ammont żgħir ta' lubrikant biex jipproteġi wiċċ għal għexieren ta 'snin. Varanasi qal li ġibjun mibni f'sezzjoni tal-pipeline jista 'jipprovdi lubrikazzjoni tul il-ħajja tat-tagħmir. Fil-każ ta 'pipelines taż-żejt, "il-lubrikant diġà jeżisti", iż-żejt maqbud min-nisġa tal-wiċċ jista' jipproteġi l-wiċċ tal-pipeline. Jurgen Rühe, kap tal-Laboratorju tal-Kimika u l-Fiżika tal-Interface fl-Università ta’ Freiburg, ma kienx involut fl-istudju, u qal li jirrappreżenta “skoperti importanti ħafna u avvanzi xjentifiċi importanti.” Huwa sejjaħ il-metodu tat-tim biex tnaqqas il-formazzjoni tal-iskala "ġdid u kreattiv" u qal "jista 'jkollu impatt potenzjali fuq iż-żoni kollha fejn l-ilma jissaħħan u jiġi ġġenerat il-fwar." Ir-riċerkaturi qalu li wara aktar ittestjar fil-laboratorju biex jiddeterminaw l-aħjar għal applikazzjoni partikolari Wara l-lubrikant u l-metodi tat-tessuti, is-sistema tista 'tkun lesta għal applikazzjoni kummerċjali fi tliet snin biss. Dan ix-xogħol kien appoġġjat mill-MIT Energy Initiative.
Ħin tal-post: Diċ-08-2021
