Site Sponsors
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
Posted in | Nanoanalysis

تظهر النتائج الجديدة التي نانو التركيب من السطوح يمكن أن يمنع تكوين الجليد

Published on January 24, 2011 at 6:01 AM

الناس الذين يعيشون في المباني القديمة كثيرا ما نسمع ضجيج القصف في السباكة أو أنابيب المبرد -- انها لها تأثير معروف يسمى المطرقة المياه ، والتي يمكن أن تحدث عندما يتم فتح فجأة صمام أو مغلقة في أنبوب نقل المياه أو البخار ، مما تسبب في موجة الضغط السفر إلى أسفل في أنبوب مع ما يكفي من القوة يمكن أن يتسبب في بعض الأحيان إلى انفجار الأنابيب.

الآن ، وتظهر البحوث الجديدة أن يأخذ تأثير مماثل على نطاق وأماكن صغيرة كلما قطرات من الماء على سطح الضربات.

هذه صورة ملونة محسنة يظهر قطرات من الماء وضعه على سطح superhydrophobic وذلك قبل قليل من أنه يفصل القطارة تستخدم لايداعها.

معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا كريبا فاراناسي ، المؤلف المشارك لتقرير عن العثور على الدليل الجديد الذي نشر هذا الاسبوع في استعراض للحروف البدنية اليومية ، وتقول هذه الظاهرة يمكن أن يساعد مهندسي التصميم السطوح التكثيف أكثر دواما ، والتي تستخدم في محطات تحلية المياه ومحطات توليد الطاقة البخارية مقرا لها. الأخرى المشتركة في الكتاب وتشمل الهندسة الميكانيكية معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا طلاب الدراسات العليا مين كوون هيوك وباكسون آدم ، وأستاذ مشارك نيليش Patankar من جامعة نورث وسترن.

فاراناسي ، أستاذ مساعد ديفوار Arbeloff الهندسة الميكانيكية ، ويقول ما يفسر التأثير الشفرات المستخدمة في محطات الطاقة التوربينات تميل إلى تدهور سريع للغاية وتحتاج إلى استبدال كثير من الأحيان ، ويمكن أن تؤدي إلى تصميم التوربينات أكثر دواما. منذ ما يقرب من نصف جميع الكهرباء المولدة في العالم تأتي من التوربينات البخارية -- سواء عن طريق تسخين الفحم والوقود النووي ، والغاز الطبيعي أو النفط -- طول العمر يمكن تحسين كفاءة وتقليل الوقت لأسفل وزيادة الانتاج الكلي لهذه النباتات ، وتساعد بالتالي لحد من الانبعاثات العالمية لغازات الدفيئة.

كان هناك اهتمام واسع النطاق في تطوير superhydrophobic (طارد المياه) السطوح ، فاراناسي يقول ، في بعض الحالات التي تحاكي الأسطح بمادة موجودة في الطبيعة ، مثل أوراق اللوتس وجلد ابن حزم رحمه الله. ولكن معظم الأبحاث التي أجريت حتى الآن حول كيفية التصرف مثل هذه السطوح قد اختبارات ثابتة : لمعرفة طريقة قطرات من مختلف الأحجام انتشرت على السطوح مثل (تسمى ترطيب) أو الكيفية التي تصل إلى حبة شكل قطرات أكبر ، وطريقة نموذجية لإضافة أو طرح المياه ببطء في قطيرة ثابتة. ولكن هذه ليست محاكاة واقعية للكيفية التي تتفاعل قطرات على السطوح ، ويقول فاراناسي.

"في أي تطبيق حقيقي ، الأمور الحيوية" ، كما يقول. ويظهر البحث فاراناسي ديناميات قطرات تتحرك لتصل الى السطح تختلف تماما عن القطرات التي تشكلت في المكان.

على وجه التحديد ، مثل الخضوع لقطرات التباطؤ السريع الداخلية التي تنتج ضغوط قوية -- وهي نسخة صغيرة الحجم من تأثير المياه المطرقة. هذا هو الاندفاع صغيرة لكن مكثفة من الضغوط التي حسابات لتأليب وتآكل العثور على ريش التوربينات محطات الطاقة ، كما يقول ، مما يحد من حياتهم مفيدة.

"هذه هي واحدة من أكبر المشاكل التي لم تحل" في تصميم محطات الطاقة ، كما يقول. بالإضافة إلى إتلاف ريش ، وتشكيل ونمو قطرات المياه المخلوطة مع تدفق بخار يستنزف الكثير من الطاقة ، والمحاسبة لمدة تصل الى 30 في المئة من الخسائر النظام في مثل هذه المصانع. منذ بعض محطات توليد الطاقة البخارية إلى ، مثل محطات الدورة الموحدة للغاز الطبيعي ، يمكن أن يكون بالفعل الكفاءة تصل الى 85 في المئة في تحويل الطاقة من الوقود إلى الكهرباء ، وإذا كان من الممكن القضاء على هذه الخسائر القطيرات ويمكن أن توفر ما يقرب من 5 في المئة زيادة في السلطة.

"هذا الاكتشاف الجديد ، في الواقع" ، كما يقول ديفيد Quéré ، مدير الأبحاث في مختبر الفيزياء والميكانيكا من المواد غير المتجانسة في ESPCI ، باريس. وهو ما يفسر أن المواد "Superhydrophobic ، والتي يمكن أن تنزلق المياه ولفة بطريقة فريدة من نوعها ، لها خصائص مثيرة للاهتمام ، والمياه المقدمة يبقى على قمم الزخارف نجد عليها. (أود أن أدعو أن تأثير الفقير ، لأن الماء ثم يجلس على قمم سرير من المسامير الصغيرة). "

هذا البحث ، Quéré يقول ، ما يفسر لماذا قطرات غالبا ما تفشل في البقاء على رأس وبدلا من ذلك الحصول على مخوزق "المسامير" ، وبالتالي فإن النتائج الجديدة هي "مثيرة للاهتمام في سياق المواد superhydrophobic ، لأنه يساعد على تصميم مواد قادرة على مقاومة هذا نوع من تأثير ضار ".

يمكن صغار التركيب من السطوح منع قطرات من ترطيب الأسطح من ريش التوربينات أو الأجهزة الأخرى ، ولكن التباعد وأحجام مختلفة من أنماط السطح يجب دراستها بشكل حيوي ، وذلك باستخدام تقنيات مثل تلك التي وضعتها فاراناسي وشريكه في الكتاب ، كما يقول. يمكن أن المطبات متباعدة بصورة منتظمة أو أعمدة على سطح إحداث أثر المياه ذرف ، ولكن فقط إذا كان حجم والمباعدة بين هذه الميزات هو مجرد حق. وأظهرت الأبحاث أن هذا يبدو أن هناك مقياس حاسم من التركيب أن يكون فعالا ، في حين أن أحجام إما أكبر أو أصغر من أن تفشل لانتاج تأثير طارد المياه. ينبغي للتحليل التي وضعها هذا الفريق يجعل من الممكن لتحديد الأحجام والأشكال الأكثر فعالية من الزخرفة لإنتاج أسطح superhydrophic على ريش التوربينات وغيرها من الأجهزة.

ويرتبط عمل للبحث فاراناسي حول كيفية منع تكوين الثلج على أجنحة الطائرات ، وكذلك استخدام نانو التركيب من السطوح ، ولكن التطبيقات المحتملة لهذه الأبحاث الأخيرة هي أوسع من ذلك بكثير. بالإضافة إلى محطة توربينات الطاقة ، وهذا يمكن أيضا أن تؤثر على تصميم المكثفات في محطات تحلية المياه ، وحتى يرتكز في تصميمه من الطابعات النافثة للحبر ، الذين العملية على إيداع قطرات من الحبر على السطح.

وقد تم تمويل هذا العمل من قبل مبادرة الطاقة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، ومؤسسة العلوم الوطنية ، والتحالف دوبون - MIT ، ومبادرة من أجل الاستدامة والطاقة في نورث وسترن. معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إجيرتون كما قدم مركز عالي السرعة ومعدات الفيديو.

المصدر : http://web.mit.edu/

Last Update: 3. October 2011 20:41

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit