Inženjeri MIT-a otkrili način kako će ukrotiti vrenje vode i uštedjeti energiju
Kuhanje vode ili drugih tekućina energetski je intenzivan industrijski proces, uključujući većinu postrojenja za proizvodnju električne energije, ali i rashladne sustave za elektroniku
Bolja učinkovitost sustava koji zagrijavaju i isparavaju vodu mogla bi znatno smanjiti njihovu potrošnju energije. Istraživači MIT-a pronašli su način da učine upravo to, s posebno prilagođenom površinskom obradom za materijale koji se koriste u ovim sustavima. Za poboljšanu učinkovitost zaslužna je kombinacija tri različite vrste površinskih modifikacija, u različitim veličinama, opisana u časopisu Advanced Materials.
Kombinacija tekstura
Dva ključna parametra opisuju proces vrenja: koeficijent prijenosa topline (HTC) i kritični toplinski tok (CHF). Sve što poboljšava jedan od ovih parametara ima tendenciju pogoršati drugi. No, sada su MIT-ovi istraživači uspjeli značajno poboljšati oba svojstva u isto vrijeme, koristeći kombinaciju različitih tekstura dodanih na površinu materijala.
Dodavanjem niza mikrorazmjernih šupljina ili udubljenja na površinu kontrolira se način stvaranja mjehurića i sprečava njihovo širenje u sloj otporan na toplinu.
Kako bi spriječili stvaranje sloja, istraživači su napravili niz udubljenja širine 10 mikrometara, razmaknutih oko dva milimetra. To pak smanjuje koncentraciju mjehurića na površini, što može smanjiti učinkovitost vrenja. Zbog toga su površinu tretirali sitnim izbočinama na nanometarskoj skali, što povećava površinu i potiče brzinu isparavanja ispod mjehurića.
Čiste sobe i elektrotaloženje
Kombinacija površinskih obrada djeluje i postiže željene učinke, zasad u laboratorijskim uvjetima. Sljedeći korak bit će stvaranje ovakvih površinskih tekstura u praktičnim dimenzijama.
U ovim eksperimentima korištene su metode čistih soba koje se obično koriste za proizvodnju poluvodičkih čipova, no postoje i drugi, manje zahtjevni načini stvaranja takvih struktura, poput elektrotaloženja. Dakako, postoji i niz različitih načina za proizvodnju tekstura površinskih nanostruktura, od kojih se neki mogu lakše skalirati.
Upravljanje toplinom
U njegovom sadašnjem obliku, ovaj proces mogao bi se koristiti za upravljanje toplinom elektroničkih uređaja. No i za to treba vremena jer sustavi upravljanja toplinom obično ne koriste vodu nego dielektrične tekućine.
Ove tekućine imaju drugačiju površinsku napetost i drugačija svojstva od vode pa bi se dimenzije površinskih značajki morale prilagoditi. I baš to bit će jedan od sljedećih koraka u istraživanju.
