Maaaring nakita mo na ito sa kusina o mga lumang tubo ng tubig: ang matigas at mayaman sa mineral na tubig ay mag-iiwan ng mga scaly na deposito sa paglipas ng panahon. Ito ay nangyayari hindi lamang sa mga tubo at mga kagamitan sa pagluluto sa bahay, kundi pati na rin sa mga tubo at balbula na nagdadala ng langis at natural na gas, at mga tubo na nagdadala ng malamig na tubig sa mga planta ng kuryente. Alam na alam na ang sukat ay maaaring magdulot ng kawalan ng kakayahan, downtime at mga problema sa pagpapanatili. Sa industriya ng langis at gas, ang sukat kung minsan ay humahantong sa kumpletong pagsasara ng mga operating well, kahit pansamantala. Samakatuwid, ang paglutas sa problemang ito ay maaaring magdulot ng malaking gantimpala. Ngayon, ang isang pangkat ng mga mananaliksik ng MIT ay nakabuo ng isang potensyal na solusyon sa napakalaking ngunit hindi kilalang problemang ito. Natagpuan nila na ang isang bagong paggamot sa ibabaw-kabilang ang nano-texturing ng ibabaw at pagkatapos ay paglalapat ng lubricating fluid-ay maaaring mabawasan ang rate ng pagbuo ng sukat ng hindi bababa sa sampung beses. Sa linggong ito, ang mga resulta ng pananaliksik ay inilathala sa Journal of Advanced Materials Interface. Ang papel ay isinulat ng nagtapos na estudyante na si Srinivas Subramanyam, postdoctoral fellow Gisele Azimi, at Kripa Varanasi, associate professor of marine utilization sa Department of Mechanical Engineering sa MIT. "Makikita mo ang [scale] halos kahit saan," sabi ni Varanasi. Sa bahay, ang mga deposito na ito ay kadalasang nakakainis, ngunit sa industriya, maaari silang humantong sa "pagbawas ng produktibidad, at ang paraan ng pag-alis [sa mga ito] ay maaaring makapinsala sa kapaligiran", kadalasang kinasasangkutan ng paggamit ng mga malupit na kemikal. Sa mga planta ng kuryente at mga planta ng desalination, ang sukat ay maaaring magdulot ng malaking pagkawala ng kahusayan dahil ito ay gumaganap bilang isang thermal barrier at nakakaapekto sa paglamig o paghalay sa heat exchanger. Ang problema ay lumitaw dahil ang tubig ay karaniwang naglalaman ng maraming natunaw na mga asing-gamot at mineral. Ang kakayahan ng tubig na matunaw ang mga sangkap na ito ay nakasalalay sa solubility, kaya kung ang tubig ay lumalamig o sumingaw, ang solusyon ay maaaring maging oversaturated: naglalaman ito ng mas maraming dissolved substance kaysa sa maaari nitong hawakan, kaya ang ilang mga sangkap ay nagsisimulang mamuo. Kapag ang mainit at mahalumigmig na hangin ay biglang lumamig kapag nakatagpo ito ng mas malamig na ibabaw, magdudulot ito ng fogging sa malamig na salamin, na parehong prinsipyo. Sa karamihan ng mga kaso, nalulutas ng mga inhinyero ang problemang ito sa pamamagitan ng labis na pagdidisenyo ng system, sinabi ni Varanasi: Gumamit ng mas malaking tubo kaysa sa kinakailangan, halimbawa, inaasahan na ang fouling ay magdudulot ng bahagyang pagbara, o mas malaking lugar sa ibabaw, sa kasong ito Heat exchanger sa ilalim. Itinuturo ni Subramanyam na ang problemang ito ay hindi bago: "Ang mga sinaunang kagamitan sa pagluluto ay may ganitong uri ng akumulasyon," sabi niya. "Wala pa tayong magandang solusyon." Bagama't hindi pa ito napatunayan sa isang pang-industriya na sukat, ang bagong pamamaraan na binuo ng pangkat ng MIT ay maaaring magkaroon ng malaking epekto sa bilis ng pagbuo ng sukat, at sa maraming mga kaso ay maaaring ganap itong pigilan ito. Ang kanilang pamamaraan ay mukhang simple: epektibong nanotexturing ang ibabaw at pinupunan ang nagresultang texture ng isang pampadulas. Ang texture ay higit sa lahat ay nakasalalay sa laki ng mga bumps at grooves na ginawa; ang tiyak na hugis ay tila hindi mahalaga. Samakatuwid, ang iba't ibang mga diskarte ay maaaring gamitin upang gawin ang texture na ito-kabilang ang paglalagay ng isang texture na coating sa ibabaw o chemically etching ito sa lugar. Inilarawan din ng mga mananaliksik ang isang proseso para sa pagpili ng angkop na pampadulas na hindi lamang nagpapataas ng energy barrier na nabuo sa pamamagitan ng sukat, ngunit kumakalat din sa mga texture na solid, na ginagawang "smooth" ang ibabaw at binabawasan ang nucleation na maaaring magamit para sa pagbuo ng scale. Lugar. Ang mga nakaraang pagtatangka na pigilan o bawasan ang pagbuo ng sukat ay kadalasang nagsasangkot ng pagdaragdag ng isang patong (tulad ng Teflon) sa ibabaw upang maiwasan ang mga mineral mula sa pagbubuklod dito. Ipinaliwanag ni Varanasi na ang problema sa pamamaraang ito ay ang mga coatings na ito ay napuputol, tulad ng mga coatings sa non-stick frying pan na kadalasang bumababa kapag ginagamit. Sinabi niya na kahit na may maliit na butas sa patong, ito ay nagbibigay ng isang lugar para sa scale na magsimulang bumuo. Gamit ang bagong paraan, sa sandaling nabuo ang nano-texture sa ibabaw, ang langis o iba pang lubricating fluid ay inilalapat sa ibabaw. Sinabi ni Varanasi na kinukuha ng maliliit na nano-scale grooves ang likidong ito at hawakan ito nang matatag sa lugar sa pamamagitan ng pagkilos ng maliliit na ugat. Hindi tulad ng mga solidong non-stick coatings, ang likido ay maaaring dumaloy upang punan ang anumang mga puwang, kumalat sa texture sa ibabaw, at kung ang ilan ay nahuhugasan, maaari itong mapunan nang tuluy-tuloy. "Kahit na may pinsala sa makina, ang pampadulas ay maaaring bumalik sa ibabaw na iyon," sabi ni Subramanyam. "Maaari nitong mapanatili ang kinis nito sa loob ng mahabang panahon." Dahil ang lubricating layer na ito ay napakanipis—ilang daang nanometer lang ang kapal—kailangan lang nito ng kaunting lubricant para maprotektahan ang isang surface sa loob ng mga dekada. Sinabi ni Varanasi na ang isang reservoir na binuo sa isang seksyon ng pipeline ay maaaring magbigay ng lubrication sa buong buhay ng kagamitan. Sa kaso ng mga pipeline ng langis, "umiiral na ang pampadulas", ang langis na nakuha ng texture sa ibabaw ay maaaring maprotektahan ang ibabaw ng pipeline. Si Jurgen Rühe, pinuno ng Laboratory of Interface Chemistry and Physics sa Unibersidad ng Freiburg, ay hindi kasangkot sa pag-aaral, na nagsasabi na ito ay kumakatawan sa "napakahalagang pagtuklas at mahahalagang pagsulong sa siyensya." Tinawag niyang "bago at malikhain" ang paraan ng team sa pagbawas ng scale formation at sinabing "maaaring magkaroon ito ng potensyal na epekto sa lahat ng lugar kung saan pinainit ang tubig at nabubuo ang singaw." Sinabi ng mga mananaliksik na pagkatapos ng karagdagang pagsubok sa laboratoryo upang matukoy ang pinakamahusay para sa isang partikular na aplikasyon Pagkatapos ng mga pamamaraan ng pampadulas at pag-texture, ang sistema ay maaaring maging handa para sa komersyal na aplikasyon sa loob lamang ng tatlong taon. Ang gawaing ito ay suportado ng MIT Energy Initiative.
Oras ng post: Dis-08-2021
