Huenda umeiona kwenye cookware ya jikoni au mabomba ya maji ya zamani: maji magumu, yenye madini mengi yataacha amana za magamba kwa muda. Inatokea sio tu katika mabomba na vyombo vya kupikia nyumbani, lakini pia katika mabomba na valves zinazosafirisha mafuta na gesi asilia, na mabomba ambayo husafirisha maji ya baridi katika mitambo ya nguvu. Inajulikana kuwa kiwango kinaweza kusababisha uzembe, wakati wa chini na shida za matengenezo. Katika tasnia ya mafuta na gesi, kiwango wakati mwingine husababisha kufungwa kamili kwa visima vya kufanya kazi, angalau kwa muda. Kwa hiyo, kutatua tatizo hili kunaweza kuleta thawabu kubwa. Sasa, timu ya watafiti wa MIT wamekuja na suluhisho linalowezekana kwa shida hii kubwa lakini inayojulikana kidogo. Waligundua kuwa matibabu mapya ya uso-ikiwa ni pamoja na maandishi ya nano ya uso na kisha kutumia maji ya kulainisha-inaweza kupunguza kiwango cha uundaji wa kiwango kwa angalau mara kumi. Wiki hii, matokeo ya utafiti yalichapishwa katika Jarida la Kiolesura cha Vifaa vya Juu. Karatasi hiyo iliandikwa na mwanafunzi aliyehitimu Srinivas Subramanyam, mwanafunzi mwenzake wa baada ya udaktari Gisele Azimi, na Kripa Varanasi, profesa msaidizi wa matumizi ya baharini katika Idara ya Uhandisi wa Mitambo huko MIT. "Unaweza kuona [kiwango] karibu popote," Varanasi alisema. Nyumbani, amana hizi mara nyingi huwa kero, lakini katika tasnia, zinaweza kusababisha "kupunguza tija, na njia ya kuziondoa inaweza kuwa na madhara kwa mazingira", kwa kawaida huhusisha matumizi ya kemikali kali. Katika mitambo ya kuzalisha umeme na mimea ya kuondoa chumvi, kiwango kinaweza kusababisha hasara kubwa ya ufanisi kwa sababu hufanya kazi kama kizuizi cha joto na huathiri upoaji au ufindishaji katika kibadilisha joto. Tatizo hutokea kwa sababu maji huwa na chumvi nyingi na madini yaliyoyeyushwa. Uwezo wa maji kufuta vitu hivi hutegemea umumunyifu, kwa hivyo ikiwa maji hupoa au kuyeyuka, suluhisho linaweza kujaa kupita kiasi: lina vitu vingi vilivyoyeyushwa kuliko inavyoweza kushikilia, kwa hivyo vitu vingine huanza kutoka. Wakati hewa ya joto na unyevu inapopoa ghafla inapokutana na uso wa baridi, itasababisha ukungu kwenye kioo baridi, ambayo ni kanuni sawa. Katika hali nyingi, wahandisi hutatua tatizo hili kwa kubuni zaidi mfumo, Varanasi alisema: Tumia bomba kubwa zaidi kuliko inavyohitajika, kwa mfano, inatarajiwa kuwa uchafu utasababisha kuziba kwa sehemu, au eneo kubwa la uso, katika kesi hii Mchanganyiko wa joto. chini. Subramanyam anaonyesha kwamba tatizo hili si geni: "Vyombo vya kupikia vya kale vina mkusanyiko wa aina hii," alisema. "Bado hatuna suluhu zuri." Ingawa bado haijathibitishwa kwa kiwango cha viwanda, njia mpya iliyoundwa na timu ya MIT inaweza kuwa na athari kubwa kwa kasi ya uundaji wa kiwango, na katika hali nyingi inaweza kuizuia kabisa. Njia yao inaonekana rahisi: kwa ufanisi nanotexturing uso na kujaza texture kusababisha na lubricant. texture hasa inategemea ukubwa wa matuta na grooves zinazozalishwa; sura sahihi haionekani kuwa muhimu. Kwa hivyo, mbinu mbalimbali zinaweza kutumika kuunda unamu huu-ikiwa ni pamoja na kupaka mipako ya maandishi juu ya uso au kuiweka kwa kemikali mahali pake. Watafiti pia walielezea mchakato wa kuchagua lubricant inayofaa ambayo sio tu huongeza kizuizi cha nishati kinachoundwa na kiwango, lakini pia huenea kwa vitu vikali vya maandishi, na kufanya uso kuwa "laini" na kupunguza nucleation ambayo inaweza kutumika kwa malezi ya kiwango. Tovuti. Majaribio ya awali ya kuzuia au kupunguza uundaji wa mizani kwa kawaida huhusisha kuongeza kupaka (kama vile Teflon) kwenye uso ili kuzuia madini yasijifunge. Varanasi alieleza kuwa tatizo la njia hii ni kwamba mipako hii huchakaa, kama vile mipako kwenye kikaangio kisicho na fimbo mara nyingi huharibika kwa matumizi. Alisema hata ikiwa kuna shimo ndogo kwenye mipako, hutoa nafasi ya kuanza kuunda. Kutumia njia mpya, mara tu muundo wa nano unapoundwa juu ya uso, mafuta au maji mengine ya kulainisha hutumiwa kwenye uso. Varanasi alisema kuwa vijiti vidogo vya nano-scale hunasa kioevu hiki na kukishikilia kwa uthabiti kupitia hatua ya kapilari. Tofauti na mipako imara isiyo na fimbo, kioevu kinaweza kutiririka ili kujaza mapengo yoyote, kuenea kwenye umbile la uso, na ikiwa baadhi yaoshwa, inaweza kujazwa tena kwa kuendelea. "Hata kama kuna uharibifu wa mitambo, mafuta yanaweza kurudi kwenye uso huo," Subramanyam alisema. "Inaweza kudumisha ulaini wake kwa muda mrefu." Kwa sababu safu hii ya kulainisha ni nyembamba sana—ina unene wa nanomita mia chache tu—inahitaji kiasi kidogo tu cha mafuta ili kulinda uso kwa miongo kadhaa. Varanasi alisema kuwa hifadhi iliyojengwa katika sehemu ya bomba inaweza kutoa lubrication katika maisha yote ya vifaa. Katika kesi ya mabomba ya mafuta, "lubricant tayari ipo", mafuta yaliyochukuliwa na texture ya uso yanaweza kulinda uso wa bomba. Jurgen Rühe, mkuu wa Maabara ya Interface Kemia na Fizikia katika Chuo Kikuu cha Freiburg, hakuhusika katika utafiti huo, akisema kwamba unawakilisha “ugunduzi muhimu sana na maendeleo muhimu ya kisayansi.” Aliita mbinu ya timu ya kupunguza uundaji wa viwango "mpya na bunifu" na akasema "inaweza kuwa na athari inayowezekana kwa maeneo yote ambayo maji yanapashwa na mvuke hutolewa." Watafiti hao walisema kuwa baada ya uchunguzi zaidi wa kimaabara ili kubaini bora zaidi kwa matumizi fulani Baada ya njia za mafuta na maandishi, mfumo unaweza kuwa tayari kwa matumizi ya kibiashara katika miaka mitatu tu. Kazi hii iliungwa mkono na Mpango wa Nishati wa MIT.
Muda wa kutuma: Dec-08-2021
