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

Новые результаты показывают, что нано-текстурирование поверхностей Может предотвращения образования наледи

Published on January 24, 2011 at 6:01 AM

Люди, живущие в старых зданиях часто слышим стучать шумы в водопровод или труб отопления - это известный эффект, называемый гидравлический удар, который может произойти, когда клапан внезапно открывается или закрывается в трубе переноски воды или пара, в результате чего волны давления ехать вниз по трубе с достаточной силой, что она может иногда вызывать к разрыву труб.

Теперь, новое исследование показывает, что подобный эффект размещается на малых масштабах, когда капли воды удары поверхность.

Этот цвет повышенной изображение показывает капли воды осаждается на поверхности супергидрофобных, как раз перед его отделяет от капельницы использоваться для нанесения его.

Массачусетского технологического института Крипа Варанаси, один из авторов доклада о поиске новых опубликованы на этой неделе в журнале Physical Review Letters, говорит явления могло бы помочь инженерам проектировать более прочные конденсационных поверхностей, которые используются в опреснительных установок и паровой основе электростанций. Другие соавторы включать MIT машиностроительной аспирантов Хюк-Min Квон и Адам Paxson, и адъюнкт-профессор Neelesh Patankar Северо-западного университета.

Варанаси, d'Arbeloff доцент машиностроения, говорит, что эффект объясняет, почему лопастей используются в силовой установкой турбин, как правило, ухудшают так быстро, и их необходимо часто менять, и может привести к разработке более прочных турбин. Поскольку около половины всех электроэнергии, вырабатываемой в мире происходит от паровых турбин - будь то нагревается уголь, ядерное топливо, природный газ или нефть - повышение их долговечности и эффективности могло бы сократить время простоя и увеличить общий выход для этих растений, и тем самым помочь обуздать общемирового объема выбросов парниковых газов.

Там был широкий интерес в развитии супергидрофобных (водоотталкивающие) поверхностей, Варанаси говорит, что в некоторых случаях имитируют текстурированных поверхностей, встречающихся в природе, такие как листья лотоса и коже гекконов. Но большинство исследований, проведенных до сих пор о том, как ведут себя такие поверхности были статических испытаний: Чтобы посмотреть, как капли различного размера распространено на таких поверхностях (так называемый смачивания) или как они шарик вверх в более крупные капли, типичный метод, чтобы добавить или вычитаем воду медленно в стационарных капли. Но это не реалистичное моделирование того, как капли реагируют на поверхностях, Варанаси говорит.

"В любом реальном приложении, вещи являются динамическими," говорит он. И исследование Варанаси показывает динамику движущихся капель удара поверхности существенно отличаются от капель формируются на месте.

В частности, такие капли проходят быстрые внутренние замедления, который производит сильное давление - мелкие версия воду молотом эффект. Именно это крошечные но интенсивный всплеск давления, которое составляет точечной коррозии и эрозии найти на силовой установки лопастей турбины, он говорит, что ограничивает их срока службы.

"Это один из самых больших нерешенных проблем" в силовой установкой дизайн, говорит он. В дополнение к повреждения лопаток, образование и рост капель воды смешиваются с потоком пара соки большая часть мощности, на которые приходится до 30 процентов потерь в системе в таких растений. Так как некоторые паровой энергии на основе растений, таких как природный газ парогазовых установок, может уже есть КПД до 85 процентов в преобразовании энергии топлива в электричество, если эти капли потери могут быть устранены она может обеспечить почти 5-процентный прирост в мощности.

"Это новое открытие, действительно," говорит Дэвид Quéré, директор по исследованиям в лаборатории физики и механики гетерогенных материалов на ESPCI, Париж. Он объясняет, что "супергидрофобных материалов, по которым вода может скользить-н-ролл в уникальной моды, обладают интересными свойствами, при условии, вода остается на вершинах украшения мы находим на них. (Я хотел бы назвать, что эффект факир, так как вода потом садится на вершинах кровать микро-гвозди.) "

Это исследование, Quéré говорит, объясняет, почему капель часто не в состоянии оставаться на вершине, а вместо этого получить насаженные на "гвозди" и т. новые открытия "интересна в контексте супергидрофобных материалов, потому что он помогает разрабатывать материалов, способных противостоять этому виды вредного воздействия ".

Малые текстурирования поверхностей может предотвратить капель от смачивания поверхности лопаток турбины или других устройств, но расстояние и размеры образцы поверхности, необходимо изучить динамически, используя такие методы, как тех, которые разработаны Варанаси и его соавторов, говорит он. Регулярно расположенные ударов и опоры, на поверхности может привести к воде пролития эффект, но только если размер и расстояние из этих особенностей является только право. Это исследование показало, что, кажется, критических масштабов текстурирования, что является эффективным, в то время как размеры либо больше, либо меньше, чем, не приводят к водоотталкивающим эффектом. Анализ разработанных этой командой должна позволить, чтобы определить наиболее эффективные размеры и формы структурирования для производства superhydrophic поверхностей на лопатки турбин и других устройств.

Работы, связанные с исследованиями Варанаси о том, как предотвратить образование льда на крылья самолетов, в том числе с использованием нано-текстурирование поверхностей, но потенциального применения этого последнего исследования гораздо шире. В дополнение к силовой установки турбин, это также может повлиять на дизайн конденсаторов в опреснительных установок, и даже дизайн струйных принтеров, принцип действия которых основан на сдаче капель чернил на поверхность.

Эта работа финансировалась в рамках инициативы MIT энергетики, Национальный научный фонд, Дюпон-MIT альянс, и инициатива в интересах устойчивого развития и энергетики в Северо-Западном. Массачусетского технологического института Эджертон Центр также предоставил высокоскоростные видео оборудования.

Источник: http://web.mit.edu/

Last Update: 5. October 2011 18:43

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