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Nanotextured の表面は発電システムのコンデンサーのパフォーマンスを後押しします

Published on October 22, 2012 at 8:07 AM

コンデンサーは今日の発電システムの重大な部分です: 発電機を回すタービンから出た後すべての世界の発電所の約 80% 水に戻って蒸気を回すのにそれらを使用します。 それらはまた海水淡水化プラントのキーエレメント、世界の淡水の供給への成長が著しい貢献者です。

ここで、 MIT で研究者が設計している新しい表面アーキテクチャはかなりそのようなコンデンサーのパフォーマンスを後押しすることの約束を保持します。 研究はちょうど MIT の postdoc Sushant Anand によって Nano ジャーナル ACS でオンラインで出版されるペーパーで記述されています; 、 Kripa ワーラーナシー海洋の利用の Doherty の助教授; そして大学院生アダム Paxson、 postdoc Rajeev Dhiman および研究はデーブをスミス、 MIT のワーラーナシーの研究グループすべて加入させます。

改良された疎水性 (水取除く) 表面へのキーは顕微鏡の模造 - 赤血球のサイズの小さい隆起かポストちょうど 10 マイクロメートル (メートルの millionths) で、カバーされる表面 - およびオイルのような潤滑油のコーティングの組合せ、です。 ポスト間の小さいスペースはオイルの設定されている直通の毛細管現象、見つけられる研究者を保持します。

チームはこの表面で凝縮する水のしぶきがちょうど疎水性模造の表面のの 10,000 倍速く移動したことを検出しました。 このしぶきの動きの速度は新しいものが形作ることができるようにしぶきが発電所のコンデンサーの熱伝達の効率、か海水淡水化プラントの水生産のレートを高める表面から落ちるようにすることに主です。

この新しい処置を使って、 「低下表面ですべることができま」はワーラーナシーは言いま、エアホッケー表のパックのように浮かび、浮かぶ UFOs のように見えます - 彼が疎水性表面の作業のディケイドより多くで決して見たあらないことはことを動作ワーラーナシーは言います。 「これらはですちょうど狂気の速度」。

必要な潤滑油の量は最小です: それは薄いコーティングを形作り、ポストによってしっかりピンで止められます。 失われるどの潤滑油でも表面の端の小さい貯蔵所から容易に取り替えられます。 潤滑油は真空に、 「それを置くことができます、ワーラーナシー言うそのような低い蒸気圧を持つように設計することができ蒸発しません」。

新しいシステムのもう一つの利点はそれらが右の次元について持っている限り表面の小さい質のあらゆる特定構成に左右されないことです。 「それは容易に製造することができます」とワーラーナシーは言います。 表面が織り目加工だった後、材料は潤滑油で機械的に浸り、引き出すことができます; 潤滑油のほとんどは単にはけ、 「キャビティの液体だけ毛管力によって保持されます」と Anand は言います。 コーティングがそう薄くあるので、彼は潤滑油の半ティースプーンにだけ、それ持って行きます約材料の平方ヤードに塗るために四分の一を言います。 潤滑油はまた腐食から根本的な金属表面を保護できます。

ワーラーナシーはどの位改善が発電所かで新しい技術を使用することによって可能であるか丁度量を示すためにそれ以上の研究を計画します。 蒸気動力のタービンが世界の化石燃料の発電所でいたるところにあるので、彼はそれは温室効果ガスの全体的な放出の潜在的影響で巨大」である 1% 保存しても言います、 「。

いろいろ表面の質および潤滑油を新しいアプローチの使用は、研究者言います; それらは費用および耐久性のための最適の組合せを見つけることの進行中の研究を集中することを計画します。 「これらの液体および質をどのように設計するかと」、ワーラーナシーに多くの科学が言いますあります。

ダニエル Beysens、物理学の調査担当重役およびパリの ESPCI の異質媒体の実験室の機械工は、 nanopatterned 表面によって引っ掛かる潤滑油の液体の使用の後ろの概念を言いましたり 「簡単、美しいです。 低下は nucleate それからかなり容易に滑るために決定し。 そしてそれは働きます!」

それ以上の研究は新しい技術ワーラーナシーによって助けられることコンラート Rykaczewski、現在ジョンヘンリースコットおよび NIST の Marlon の歩行者および FEI の会社の Trevan Landin と共に Gaithersberg、 Md の国立標準技術研究所 (NIST) で。、基づいて MIT の研究の科学者を含む研究者と共同して成長しました。 技術は別のペーパーでちょうどまた記述されていること出版しました Nano ACS で。

はじめて、この新しい技術はそれで凝縮するしぶきのような表面と液体間のインターフェイスの直接、詳しい画像を、得ます。 通常、そのインターフェイス - 理解の wetting および水取除くプロセスへのキーコンピュータの模倣にしぶきによって眺め自身、ワーラーナシーから - は説明します、そうほとんどの分析頼りました隠れます。 次に新しいプロセスでは、しぶきはイオンビームとの横断面でスライスされる表面で急速に走査型電子顕微鏡を使用して視覚化されたフリーズされ。

「方法急速によってサンプルの幾何学の維持に頼りま 210 の摂氏温度を [346 の華氏温度引いて] マイナスで液体窒素の廃油でフリーズします」はと Rykaczewski は言います。 「フリーズレートそう速く (毎秒約 20,000 の摂氏温度) その水であり、他の液体は結晶化しないし、幾何学は維持されます」。は

技術が液体間の多くの異なった相互作用を調査するのに使用できますまたはガスおよび固体表面、ワーラーナシーは言います。 「それは全く新しい技術です。 はじめて、私達はこれらの表面のこれらの細部を見られます」。

高められた凝縮の研究は全米科学財団、 Masdar MIT (NSF) エネルギー初めのプログラムから資金調達を、および MIT Deshpande の中心受け取りました。 直接イメージ投射研究は NSF の許可および Du Pont MIT 同盟からの資金調達の NIST 機能を、使用しました。

ソース: http://web.mit.edu/

Last Update: 22. October 2012 08:21

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