Anjeun meureun geus katempo eta dina cookware dapur atawa pipa cai heubeul: teuas, cai-euyeub mineral bakal ninggalkeun deposit scaly kana waktu. Éta lumangsung henteu ngan ukur dina pipa sareng alat masak di bumi, tapi ogé dina pipa sareng klep anu ngangkut minyak sareng gas alam, sareng pipa anu ngangkut cai pendingin dina pembangkit listrik. Perlu dipikanyaho yén skala tiasa nyababkeun inefficiency, downtime sareng masalah pangropéa. Dina industri minyak sareng gas, skala kadang nyababkeun panutupanana lengkep sumur operasi, sahenteuna samentawis. Ku alatan éta, ngarengsekeun masalah ieu bisa mawa ganjaran badag. Ayeuna, tim peneliti MIT parantos mendakan solusi poténsial pikeun masalah anu ageung tapi teu dipikanyaho. Aranjeunna kapanggih yén perlakuan permukaan anyar-kaasup nano-texturing tina beungeut cai lajeng nerapkeun lubricating cairan-bisa ngurangan laju formasi skala ku sahanteuna sapuluh kali. Minggu ieu, hasil panalungtikan diterbitkeun dina Journal of Advanced Materials Interface. Tulisan ieu ditulis ku mahasiswa pascasarjana Srinivas Subramanyam, sasama postdoctoral Gisele Azimi, sareng Kripa Varanasi, profesor gaul utilization laut di Jurusan Téknik Mesin di MIT. "Anjeun tiasa ningali [skala] ampir di mana waé," saur Varanasi. Di imah, deposit ieu lolobana annoyance, tapi di industri, aranjeunna bisa ngakibatkeun "réduksi produktivitas, sarta metoda nyoplokkeun [aranjeunna] bisa jadi ngabahayakeun pikeun lingkungan", biasana ngalibetkeun pamakéan bahan kimia kasar. Dina pembangkit listrik sareng pabrik desalinasi, skala tiasa nyababkeun karugian efisiensi anu signifikan sabab tindakanna salaku panghalang termal sareng mangaruhan pendinginan atanapi kondensasi dina penukar panas. Masalahna timbul sabab cai biasana ngandung seueur uyah sareng mineral anu larut. Kamampuh cai pikeun ngabubarkeun zat ieu gumantung kana kaleyuran, jadi lamun cai tiis atawa evaporates, leyuran bisa jadi oversaturated: ngandung leuwih zat leyur ti bisa nahan, jadi sababaraha zat mimiti endapanana kaluar. Lamun hawa haneut jeung beueus dumadakan cools nalika eta encounters permukaan colder, éta bakal ngabalukarkeun fogging dina kaca tiis, nu prinsip anu sarua. Dina kalolobaan kasus, insinyur ngajawab masalah ieu ku leuwih-ngarancang sistem, Varanasi ceuk: Paké pipe loba nu leuwih gede ti diperlukeun, contona, eta diperkirakeun yén fouling bakal ngabalukarkeun sumbatan parsial, atawa aréa permukaan nu leuwih gede, dina hal ieu Heat exchanger. handapeun. Subramanyam nunjukkeun yén masalah ieu sanés énggal: "Perkakas masak kuno ngagaduhan akumulasi sapertos kitu," saurna. "Kami henteu acan gaduh solusi anu saé." Sanajan éta can kabuktian dina skala industri, métode anyar dikembangkeun ku tim MIT bisa boga dampak signifikan dina laju formasi skala, sarta dina loba kasus bisa nyegah eta sagemblengna. Metoda maranéhanana disada basajan: éféktif nanotexturing beungeut jeung ngeusian tékstur hasilna ku pelumas a. Tékstur utamana gumantung kana ukuran nabrak na alur dihasilkeun; bentuk tepat teu sigana masalah. Ku alatan éta, rupa-rupa téhnik bisa dipaké pikeun nyieun tékstur ieu-kaasup nerapkeun palapis textured dina beungeut cai atawa kimia etching eta di tempat. Panaliti ogé ngajelaskeun prosés pikeun milih pelumas anu cocog anu henteu ngan ukur ningkatkeun halangan énergi anu dibentuk ku skala, tapi ogé nyebar ka padet bertekstur, ngajantenkeun permukaan "halus" sareng ngirangan nukleasi anu tiasa dianggo pikeun formasi skala. Situs. Saméméhna usaha pikeun nyegah atawa ngurangan formasi skala biasana ngalibatkeun nambahkeun hiji palapis (kayaning Teflon) kana beungeut cai pikeun nyegah mineral ti ngariung ka dinya. Varanasi ngécéskeun yén masalah dina padika ieu nyaéta palapis ieu luntur, sapertos palapis dina panci anu henteu lengket sering ngarusak nalika dianggo. Cenah éta sanajan aya liang leutik di palapis nu, nyadiakeun tempat pikeun skala mimiti ngabentuk. Ngagunakeun métode anyar, sakali nano-tékstur kabentuk dina beungeut cai, minyak atawa cairan lubricating séjén diterapkeun kana beungeut cai. Varanasi nyebatkeun yén alur skala nano leutik nangkep cairan ieu sareng nahan éta pageuh dina tempatna ngaliwatan aksi kapiler. Teu kawas palapis non-iteuk padet, cairan bisa ngalir ngeusian sagala sela, sumebar dina tékstur permukaan, sarta lamun sababaraha geus dikumbah jauh, éta bisa replenished terus. "Sanaos aya karusakan mékanis, pelumas tiasa balik deui ka permukaan éta," saur Subramanyam. "Éta tiasa ngajaga lemesna kanggo waktos anu lami." Kusabab lapisan lubricating ieu pisan ipis - ngan sababaraha ratus nanométer kandel - merlukeun ukur jumlah leutik pelumas ngajaga permukaan pikeun sababaraha dekade. Varanasi nyebatkeun yén waduk anu diwangun dina bagian pipa tiasa nyayogikeun pelumasan sapanjang umur alat. Dina kasus pipa minyak, "pelumas geus aya", minyak kawengku ku tékstur permukaan bisa ngajaga beungeut pipa nu. Jurgen Rühe, kapala Laboratorium Kimia Antarmuka sareng Fisika di Universitas Freiburg, henteu kalibet dina pangajaran, nyatakeun yén éta ngagambarkeun "penemuan anu penting pisan sareng kamajuan ilmiah anu penting." Anjeunna nyauran metode tim pikeun ngirangan formasi skala "anyar sareng kreatif" sareng saurna "éta tiasa gaduh dampak poténsial dina sadaya daérah dimana cai dipanaskeun sareng ngahasilkeun uap." Panaliti nyarios yén saatos tés laboratorium salajengna pikeun nangtoskeun anu pangsaéna pikeun aplikasi tinangtu Saatos pelumas sareng metode tékstur, sistem tiasa siap pikeun aplikasi komérsial dina ngan ukur tilu taun. Karya ieu dirojong ku MIT Energy Initiative.
waktos pos: Dec-08-2021
