Shkencëtarët kanë gjetur një mënyrë për të kursyer energji dhe për të zier ujin në mënyrë më efikase

Uji zihet shumë – qoftë një filxhan çaj që po zihet në kuzhinë apo një termocentral që prodhon energji elektrike. Çdo përmirësim në efikasitetin e këtij procesi do të ketë një ndikim të madh në sasinë e përgjithshme të energjisë së përdorur për të çdo ditë.

Një përmirësim i tillë mund të vijë me një trajtim të zhvilluar rishtazi për sipërfaqet e përfshira në ngrohjen dhe avullimin e ujit. Trajtimi përmirëson dy parametra kyç që përcaktojnë procesin e vlimit: koeficienti i transferimit të nxehtësisë (HTC) dhe fluksi kritik i nxehtësisë (CHF).

Shumicën e kohës, ka një shkëmbim ndërmjet të dyjave – ndërsa njëri përmirësohet, tjetri përkeqësohet. Pas vitesh hetimi, termi kërkimor që qëndron pas teknikës ka gjetur një mënyrë për t’i përmirësuar të dyja.

“Të dy parametrat janë të rëndësishëm, por rritja e të dy parametrave së bashku është disi e ndërlikuar sepse ato kanë një shkëmbim të brendshëm,” thotë shkencëtari i bioinformatikës Youngsup Song nga Laboratori Kombëtar Lawrence Berkeley në Kaliforni.

“Nëse kemi shumë flluska në sipërfaqen e zierjes, kjo do të thotë se zierja është shumë efikase, por nëse kemi shumë flluska në sipërfaqe, ato mund të bashkohen së bashku, gjë që mund të formojë një film avulli mbi sipërfaqen e zierjes.”

Çdo film avulli midis sipërfaqes së nxehtë dhe ujit paraqet rezistencë, duke ulur efikasitetin e transferimit të nxehtësisë dhe vlerën CHF. Për të kapërcyer këtë çështje, studiuesit shpikën tre lloje të ndryshme modifikimi të sipërfaqes.

Së pari, shtohen një seri tubash në shkallë mikro. Ky grup tubash 10 mikrometrash të gjerë, të vendosur rreth 2 milimetra larg njëri-tjetrit, kontrollon formimin e flluskave dhe i mban flluskat të mbërthyera në zgavra. Kjo parandalon formimin e një filmi avulli.

Në të njëjtën kohë, zvogëlon përqendrimin e flluskave në sipërfaqe, duke ulur efikasitetin e vlimit. Për ta trajtuar këtë, studiuesit prezantuan një trajtim në shkallë edhe më të vogël si modifikimin e dytë, duke shtuar gunga dhe kreshta vetëm nanometra në madhësi brenda sipërfaqes së tubave të uritur. Kjo rrit sipërfaqen e disponueshme dhe nxit shkallën e avullimit.

Së fundi, zgavrat e mikroshkallës u vendosën në qendër të një sërë shtyllash në sipërfaqen e materialit. Këto shtylla përshpejtojnë procesin e tërheqjes së lëngut duke shtuar më shumë sipërfaqe. Në kombinim, efikasiteti i vlimit rritet ndjeshëm.

Meqenëse nanostrukturat gjithashtu nxisin avullimin nën flluska, dhe shtyllat mbajnë një furnizim të qëndrueshëm të lëngjeve në atë bazë të flluskave, mund të mbahet një shtresë uji midis sipërfaqes së zierjes dhe flluskave – duke rritur fluksin maksimal të nxehtësisë.

“Të tregosh se mund të kontrollojmë sipërfaqen në këtë mënyrë për të përmirësuar është hapi i parë,” thotë inxhinierja mekanike Evelyn Wang nga Instituti i Teknologjisë në Massachusetts. “Pastaj hapi tjetër është të mendojmë për qasje më të shkallëzuara.”

“Këto lloj strukturash që ne po bëjmë nuk kanë për qëllim të shkallëzohen në formën e tyre aktuale.”

Marrja e punës nga një mjedis laboratori në shkallë të vogël në diçka që mund të përdoret në industritë komerciale nuk do të jetë edhe aq e thjeshtë, por studiuesit janë të sigurt se mund të bëhet.

Një sfidë do të jetë gjetja e mënyrave për të krijuar teksturat e sipërfaqes dhe tre “nivelet” e modifikimeve. Lajmi i mirë është se ka qasje të ndryshme që mund të eksplorohen, dhe procedura duhet të funksionojë edhe për lloje të ndryshme të lëngjeve.