Дослідники розмістили на внутрішній поверхні мідної посудини покриття з мідних нанометрових стрижнів, показаних на фото. Ефективність нагрівання води в такій посудині збільшується як завдяки величезному збільшенню площі поверхні дна, так і наявності мікропухирців повітря між нанострижнями покриття.
З фізичної точки зору кипіння являє собою зміну фази при переході від рідини до пари, для чого необхідні поверхні зіткнення повітря з рідиною. Такі поверхні утворяться у двох випадках: вверху, де вода стикається з повітрям приміщення, і внизу, біля дна посудини, де вода знаходить мікроскопічні пухирці повітря, пійманого в пастку мікротріщин і нерівностей металевої поверхні.
Навіть коли вода в чайнику досягає 100 градусної температури, вона не відразу закипає, через відсутність біля стінок посудини границі зіткнення з повітрям. Тільки мікродефекти металу дозволяють почати «ланцюгову реакцію» формування пухирців пари. От чому старий чайник з відкладеннями карбонатів, що збільшують площу його внутрішньої поверхні, закипає швидше нового чайника.
При нанесенні на дно нанопокриття, дослідники домоглися різкого збільшення кількості мікропухирців повітря, що попадають в пастку нанострижнів. Після доведення води до кипіння в такій посудині повітря формує численні повітряні мікрокармани на поверхні дна, тобто ті точки, у яких відбувається початкова генерація мікропухирців, заповнюваних пором, які спрямовуються до поверхні води.
У випадку зі звичайним чайником після відриву пухирця повітря з парою ця точка на поверхні дна заповнюється водою й більше пар не виробляє. Нанострижні ж запобігають затопленню, забезпечуючи безперервне паротворення по всій поверхні дна. З новим покриттям активність і щільність утворення пухирців виросла в 30 разів проти посудини з поверхнею звичайного типу.
Хоча вчені ще не можуть запропонувати працюючий спосіб нанесення нанопокриттів на великі поверхні, немає ніяких сумнівів у майбутньому технології. Збільшення ефективності пароутворення може бути корисним в системах охолодження мікросхем, а також значно скоротити час очікування закипання води в казанах промислового встаткування, заощаджуючи час і витрати на енергоносії.
|
ua
ru
