మీరు దీనిని వంటగది వంటసామాను లేదా పాత నీటి పైపులలో చూసి ఉండవచ్చు: కఠినమైన, ఖనిజాలు అధికంగా ఉండే నీరు కాలక్రమేణా పొలుసుల నిక్షేపాలను వదిలివేస్తుంది. ఇది ఇంట్లో పైపులు మరియు వంట పాత్రలలో మాత్రమే కాకుండా, చమురు మరియు సహజ వాయువును రవాణా చేసే పైపులు మరియు కవాటాలు మరియు పవర్ ప్లాంట్లలో శీతలీకరణ నీటిని రవాణా చేసే పైపులలో కూడా సంభవిస్తుంది. స్కేల్ అసమర్థత, పనికిరాని సమయం మరియు నిర్వహణ సమస్యలను కలిగిస్తుందని అందరికీ తెలుసు. చమురు మరియు గ్యాస్ పరిశ్రమలో, స్కేల్ కొన్నిసార్లు ఆపరేటింగ్ బావులను పూర్తిగా మూసివేయడానికి దారితీస్తుంది, కనీసం తాత్కాలికంగానైనా. అందువల్ల, ఈ సమస్యను పరిష్కరించడం వలన భారీ బహుమతులు పొందవచ్చు. ఇప్పుడు, MIT పరిశోధకుల బృందం ఈ భారీ కానీ అంతగా తెలియని సమస్యకు సంభావ్య పరిష్కారంతో ముందుకు వచ్చింది. కొత్త ఉపరితల చికిత్స-ఉపరితలం యొక్క నానో-టెక్చరింగ్ మరియు ఆపై కందెన ద్రవాన్ని వర్తింపజేయడం-స్కేల్ ఏర్పడే రేటును కనీసం పది రెట్లు తగ్గించగలదని వారు కనుగొన్నారు. ఈ వారం, పరిశోధన ఫలితాలు జర్నల్ ఆఫ్ అడ్వాన్స్‌డ్ మెటీరియల్స్ ఇంటర్‌ఫేస్‌లో ప్రచురించబడ్డాయి. ఈ పేపర్‌ను గ్రాడ్యుయేట్ విద్యార్థి శ్రీనివాస్ సుబ్రహ్మణ్యం, పోస్ట్‌డాక్టోరల్ ఫెలో గిసెల్ అజిమి మరియు MITలోని మెకానికల్ ఇంజనీరింగ్ విభాగంలో సముద్ర వినియోగం యొక్క అసోసియేట్ ప్రొఫెసర్ కృపా వారణాసి రాశారు. "మీరు దాదాపు ఎక్కడైనా [స్కేల్] చూడవచ్చు," వారణాసి చెప్పారు. ఇంట్లో, ఈ డిపాజిట్లు ఎక్కువగా చికాకు కలిగిస్తాయి, కానీ పరిశ్రమలో, అవి "ఉత్పాదకత తగ్గింపుకు దారి తీయవచ్చు మరియు [వాటిని] తొలగించే పద్ధతి పర్యావరణానికి హాని కలిగించవచ్చు", సాధారణంగా కఠినమైన రసాయనాల వినియోగాన్ని కలిగి ఉంటుంది. పవర్ ప్లాంట్లు మరియు డీశాలినేషన్ ప్లాంట్లలో, స్కేల్ గణనీయమైన సామర్థ్య నష్టాలను కలిగిస్తుంది ఎందుకంటే ఇది ఉష్ణ అవరోధంగా పనిచేస్తుంది మరియు ఉష్ణ వినిమాయకంలో శీతలీకరణ లేదా సంక్షేపణను ప్రభావితం చేస్తుంది. నీటిలో సాధారణంగా కరిగిన లవణాలు మరియు ఖనిజాలు చాలా ఉన్నాయి కాబట్టి సమస్య తలెత్తుతుంది. ఈ పదార్ధాలను కరిగించే నీటి సామర్థ్యం ద్రావణీయతపై ఆధారపడి ఉంటుంది, కాబట్టి నీరు చల్లబరుస్తుంది లేదా ఆవిరైపోతే, ద్రావణం అతిగా సంతృప్తమవుతుంది: ఇది పట్టుకోగలిగే దానికంటే ఎక్కువ కరిగిన పదార్థాలను కలిగి ఉంటుంది, కాబట్టి కొన్ని పదార్థాలు అవక్షేపించడం ప్రారంభిస్తాయి. వెచ్చని మరియు తేమతో కూడిన గాలి చల్లటి ఉపరితలం ఎదుర్కొన్నప్పుడు అకస్మాత్తుగా చల్లబడినప్పుడు, అది చల్లని గాజుపై ఫాగింగ్‌కు కారణమవుతుంది, ఇది అదే సూత్రం. చాలా సందర్భాలలో, ఇంజనీర్లు సిస్టమ్‌ను ఎక్కువగా డిజైన్ చేయడం ద్వారా ఈ సమస్యను పరిష్కరిస్తారు, వారణాసి ఇలా అన్నారు: అవసరమైన దానికంటే చాలా పెద్ద పైపును ఉపయోగించండి, ఉదాహరణకు, ఫౌలింగ్ పాక్షికంగా అడ్డుపడటానికి లేదా పెద్ద ఉపరితల వైశాల్యానికి కారణమవుతుందని అంచనా వేయబడింది, ఈ సందర్భంలో ఉష్ణ వినిమాయకం కింద. ఈ సమస్య కొత్తది కాదని సుబ్రమణ్యం ఎత్తిచూపారు: "పురాతన వంట పాత్రలలో ఈ రకమైన సంచితం ఉంటుంది," అని అతను చెప్పాడు. "మాకు ఇంకా మంచి పరిష్కారం లేదు." పారిశ్రామిక స్థాయిలో ఇది ఇంకా నిరూపించబడనప్పటికీ, MIT బృందం అభివృద్ధి చేసిన కొత్త పద్ధతి స్కేల్ ఏర్పడే వేగంపై గణనీయమైన ప్రభావాన్ని చూపుతుంది మరియు చాలా సందర్భాలలో దానిని పూర్తిగా నిరోధించవచ్చు. వారి పద్ధతి చాలా సరళంగా అనిపిస్తుంది: ఉపరితలంపై నానోటెక్చర్ చేయడం మరియు ఫలిత ఆకృతిని కందెనతో నింపడం. ఆకృతి ప్రధానంగా ఉత్పత్తి చేయబడిన గడ్డలు మరియు పొడవైన కమ్మీల పరిమాణంపై ఆధారపడి ఉంటుంది; ఖచ్చితమైన ఆకారం పట్టింపు లేదు. అందువల్ల, ఈ ఆకృతిని సృష్టించడానికి వివిధ రకాల సాంకేతికతలను ఉపయోగించవచ్చు- ఉపరితలంపై ఒక ఆకృతి పూతను వర్తింపజేయడం లేదా రసాయనికంగా దాన్ని చెక్కడం వంటివి. స్కేల్ ద్వారా ఏర్పడే శక్తి అవరోధాన్ని పెంచడమే కాకుండా, ఆకృతి గల ఘనపదార్థాలకు కూడా వ్యాపించి, ఉపరితలాన్ని "మృదువుగా" చేసి, స్కేల్ ఏర్పడటానికి ఉపయోగపడే న్యూక్లియేషన్‌ను తగ్గించే తగిన కందెనను ఎంచుకునే ప్రక్రియను కూడా పరిశోధకులు వివరించారు. సైట్. స్కేల్ ఫార్మేషన్‌ను నిరోధించడానికి లేదా తగ్గించడానికి గతంలో చేసిన ప్రయత్నాలు సాధారణంగా ఉపరితలంపై ఖనిజాలు బంధించకుండా నిరోధించడానికి పూత (టెఫ్లాన్ వంటివి) జోడించడం జరుగుతుంది. నాన్ స్టిక్ ఫ్రైయింగ్ ప్యాన్‌లపై ఉండే పూతలు తరచూ వాడటం వల్ల పాడైపోయినట్లే, ఈ పూతలు అరిగిపోతాయని ఈ పద్ధతిలో సమస్య ఉందని వారణాసి వివరించారు. పూతపై చిన్నపాటి రంధ్రం పడినప్పటికీ, స్కేల్ ఏర్పడటానికి ఇది చోటు కల్పిస్తుందని ఆయన అన్నారు. కొత్త పద్ధతిని ఉపయోగించి, ఉపరితలంపై నానో-ఆకృతి ఏర్పడిన తర్వాత, చమురు లేదా ఇతర కందెన ద్రవం ఉపరితలంపై వర్తించబడుతుంది. చిన్న నానో-స్కేల్ గ్రూవ్‌లు ఈ ద్రవాన్ని సంగ్రహించి, కేశనాళిక చర్య ద్వారా దానిని గట్టిగా పట్టుకుంటాయని వారణాసి తెలిపింది. ఘన నాన్-స్టిక్ పూతలా కాకుండా, ద్రవం ఏదైనా ఖాళీలను పూరించడానికి ప్రవహిస్తుంది, ఉపరితల ఆకృతిపై వ్యాపిస్తుంది మరియు కొన్ని కొట్టుకుపోయినట్లయితే, అది నిరంతరంగా భర్తీ చేయబడుతుంది. "యాంత్రిక నష్టం జరిగినప్పటికీ, కందెన ఆ ఉపరితలంపైకి తిరిగి రాగలదు," సుబ్రమణ్యం చెప్పారు. "ఇది చాలా కాలం పాటు దాని సున్నితత్వాన్ని కొనసాగించగలదు." ఎందుకంటే ఈ కందెన పొర చాలా సన్నగా ఉంటుంది-కొన్ని వందల నానోమీటర్ల మందం మాత్రమే ఉంది-దశాబ్దాలపాటు ఉపరితలాన్ని రక్షించడానికి దీనికి తక్కువ మొత్తంలో కందెన అవసరం. పైప్‌లైన్‌లోని ఒక సెక్షన్‌లో నిర్మించిన రిజర్వాయర్ పరికరాల జీవితాంతం లూబ్రికేషన్‌ను అందించగలదని వారణాసి చెప్పారు. చమురు పైప్లైన్ల విషయంలో, "కందెన ఇప్పటికే ఉంది", ఉపరితల ఆకృతి ద్వారా సంగ్రహించబడిన చమురు పైప్లైన్ యొక్క ఉపరితలాన్ని రక్షించగలదు. యూనివర్శిటీ ఆఫ్ ఫ్రీబర్గ్‌లోని లాబొరేటరీ ఆఫ్ ఇంటర్‌ఫేస్ కెమిస్ట్రీ అండ్ ఫిజిక్స్ హెడ్ జుర్గెన్ రూహె ఈ అధ్యయనంలో పాల్గొనలేదు, ఇది "చాలా ముఖ్యమైన ఆవిష్కరణలు మరియు ముఖ్యమైన శాస్త్రీయ పురోగతిని" సూచిస్తుందని చెప్పారు. అతను స్కేల్ ఫార్మేషన్‌ను తగ్గించే బృందం యొక్క పద్ధతిని "కొత్త మరియు సృజనాత్మకమైనది" అని పిలిచాడు మరియు "ఇది నీటిని వేడి చేసే మరియు ఆవిరిని ఉత్పత్తి చేసే అన్ని ప్రాంతాలపై సంభావ్య ప్రభావాన్ని కలిగి ఉండవచ్చు" అని చెప్పాడు. లూబ్రికెంట్ మరియు టెక్స్‌చరింగ్ పద్ధతుల తర్వాత నిర్దిష్ట అప్లికేషన్‌కు ఉత్తమమైనదాన్ని నిర్ధారించడానికి తదుపరి ప్రయోగశాల పరీక్షల తర్వాత, సిస్టమ్ కేవలం మూడేళ్లలో వాణిజ్య అనువర్తనానికి సిద్ధంగా ఉంటుందని పరిశోధకులు తెలిపారు. ఈ పనికి MIT ఎనర్జీ ఇనిషియేటివ్ మద్దతు ఇచ్చింది.
పోస్ట్ సమయం: డిసెంబర్-08-2021
