Kontrola nad bąbelkami

| Technologia
Scott Akerman, CC BY 2.0

Fenomen gotującej się wody jest wykorzystywany w większości elektrowni elektrycznych, systemach chłodzenia i ogrzewania czy w instalacjach do odsalania wody morskiej. Teraz - po raz pierwszy w historii - naukowcy z MIT-u wykazali, że są w stanie kontrolować pęcherzyki powietrza w gotującej się wodzie.

Kontrola nad procesem gotowania się wody pozwoli m.in. na usprawnienie generowania energii. Twórcami nowego systemu są profesor Evelyn Wang oraz Jeremy Cho i Jordan Mizerak.

Profesor Wang mówi, że nigdy wcześniej nie udało się uzyskać tak dużej niezależnej od temperatury kontroli nad procesem gotowania. Istnieją systemy kontroli gotowania się, ale wymagają one użycia innych płynów niż woda oraz tysiąckrotnie wyższego napięcia prądu elektrycznego niż w systemie zespołu Wang. To czyni je nieopłacalnymi w większości zastosowań.
Przełomu dokonano dzięki dodaniu do wody surfaktantów. Utworzony w ten sposób wodę z mydlinami. Molekuły surfaktantu, które są nośnikiem ładunków elektrycznych, mogą być przyciągane do lub odpychane od metalowej powierzchni. Wystarczy zmienić polaryzację przyłożonego doń prądu. W ten sposób metalowa powierzchnia zmienia stan pomiędzy hydrofilowym a hydrofobowym. Gdy dodajemy surfaktant powierzchnia staje się bardziej hydrofobowa i zwiększa się tempo formowania się pęcherzyków powietrza. Jednak wystarczy odpowiednia zmiana ładunku elektrycznego, by powierzchnia stała się hydrofilowa i tworzyło się nawet 10-krotnie mniej pęcherzyków. Ważną cechą nowego systemu jest fakt, że wykorzystuje on zwykły metal, nie wymaga odpowiedniej struktury powierzchni w nanoskali.

Możliwość kontrolowania tempa formowania się pęcherzyków pozwala na kontrolowanie tempa przepływu ciepła pomiędzy metalem a płynem. To z kolei daje nadzieję na stworzenie bardziej wydajnych bojlerów do elektrowni i bardziej elastyczne zarządzanie całym procesem produkcji energii. Podobnie ma się sprawa z chłodzeniem elektroniki, gdyż można będzie odpowiednio dobierać tempo odbioru ciepła z układu.

Autor:

Źródło: MIT

woda gotowanie ciepło transfer kontrola bąbelki