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Novas descobertas mostram que Nano-Texturização de superfícies pode prevenir a formação de gelo

Published on January 24, 2011 at 6:01 AM

Pessoas que vivem em edifícios mais antigos, muitas vezes ouvir ruídos batendo em seu encanamento ou canos do radiador - é um efeito bem conhecido chamado de golpe de aríete, que pode ocorrer quando uma válvula de repente é aberta ou fechada em um tubo de transporte de água ou vapor, causando uma onda de pressão para viajar para dentro do cano com força suficiente para que ele às vezes pode causar os canos para estourar.

Agora, nova pesquisa mostra que um efeito semelhante tenha lugar em uma escala pequena, sempre que uma gota de água atinge uma superfície.

Esta imagem em cores melhoradas mostra uma gota de água que está sendo depositado em uma superfície super-hidrofóbica, pouco antes de ele se separa da conta-gotas utilizado para depositá-lo.

Kripa Varanasi do MIT, co-autor de um relatório sobre a nova descoberta publicada esta semana na revista Physical Review Letters, diz que o fenômeno poderia ajudar os engenheiros de design superfícies condensação mais duráveis, que são utilizados em usinas de dessalinização e plantas de vapor baseada em energia. Outros co-autores incluem estudantes de engenharia mecânica do MIT graduação Hyuk-Min Kwon e Adam Paxson, e professor adjunto Neelesh Patankar da Northwestern University.

Varanasi, o d'Arbeloff Professor Adjunto de Engenharia Mecânica, diz que o efeito explica porque as lâminas usadas em turbinas de usinas de energia tendem a degradar-se tão rapidamente e precisam ser substituídos com frequência, e pode levar à concepção de turbinas mais durável. Uma vez que cerca de metade de toda a eletricidade gerada no mundo vem de turbinas a vapor - seja aquecida pelo carvão, o combustível nuclear, gás natural ou petróleo - melhorar a sua longevidade e eficiência poderiam reduzir o tempo e aumentar a produção total para estas plantas, e assim ajudar reduzir as emissões mundiais de gases de efeito estufa.

Tem havido grande interesse no desenvolvimento de hidrofóbicas (repelente à água) de superfícies, Varanasi diz, que em alguns casos, imitam superfícies texturizadas encontrados na natureza, como folhas de lótus ea pele de lagartixas. Mas a maioria das pesquisas realizadas até agora sobre como se comportam essas superfícies foram ensaios estáticos: Para ver as gotas maneira de tamanhos diferentes espalhadas sobre essas superfícies (chamado molhar) ou como eles escorregam para formar gotas maiores, o método típico é para adicionar ou subtrair a água lentamente em uma gotícula estacionária. Mas isso não é uma simulação realista de como reagir gotas em superfícies, Varanasi diz.

"Em qualquer aplicativo real, as coisas são dinâmicas", diz ele. E pesquisa Varanasi mostra a dinâmica de gotículas que se deslocam atingindo uma superfície são muito diferentes das gotículas formadas no lugar.

Especificamente, tais gotículas sofrer uma rápida desaceleração interna que produz fortes pressões - uma versão em pequena escala do efeito de golpe de aríete. É esta explosão pequena, mas intensa de pressão que é responsável pela corrosão e erosão encontrados em lâminas de turbina da usina, diz ele, que limita a sua vida útil.

"Este é um dos maiores problemas não resolvidos" em usinas de energia de projeto, diz ele. Além de danificar as lâminas, a formação eo crescimento de gotículas de água misturada com o fluxo de vapor Sucos muito do poder, sendo responsável por até 30 por cento das perdas do sistema em tais plantas. Uma vez que algumas plantas de vapor baseada em energia, como gás natural de ciclo combinado plantas, já pode ter a eficiência de até 85 por cento na conversão de energia do combustível em eletricidade, se estas perdas gota poderia ser eliminado poderia fornecer quase a 5 por cento impulso no poder.

"Esta é uma nova descoberta, de fato," diz David Quéré, diretor de pesquisa no laboratório de física e mecânica de materiais heterogêneos em ESPCI, Paris. Ele explica que os materiais "hidrofóbicas, em que a água pode deslizar e rolar de uma forma única, têm propriedades interessantes, água fornecida permanece no topo das decorações encontramos neles. (Eu gosto de chamar de que o efeito faquir, desde que a água, em seguida, senta-se no topo de um leito de micro-pregos.) "

Esta pesquisa, diz Quéré, explica por que as gotas muitas vezes não conseguem ficar em cima e, em vez ficar empalado no "unhas", e assim as novas descobertas são "interessantes no contexto de materiais hidrofóbicas, porque ajuda a concepção de materiais capazes de resistir a esta tipo de efeito negativo. "

Last Update: 13. October 2011 00:02

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