Создана «кастрюля», в которой вода кипит гораздо быстрее

Нагревание воды требует довольно много энергии. Это может быть не очень заметно, когда мы ждем закипания воды для пельменей, но если говорить о производстве или системах отопления, то там цифры энергопотребления весьма значительнее.
Столбики и вмятины миллиметрового масштаба (первые два изображения), поверхности которых покрыты крошечными гребнями нанометрового размера (два нижних изображения)
Столбики и вмятины миллиметрового масштаба (первые два изображения), поверхности которых покрыты крошечными гребнями нанометрового размера (два нижних изображения)
Massachusetts Institute of Technology

Повышение эффективности систем, которые нагревают и испаряют воду, могло бы значительно снизить энергопотребление. Исследователи из Массачусетского технологического института нашли способ сделать это с помощью специальной обработки поверхности материалов, используемых в этих системах. Результаты опубликованы в журнале Advanced Materials, о ней рассказывает Рhys.org.

Есть два ключевых параметра, описывающих процесс кипения: коэффициент теплопередачи и критический тепловой поток. В дизайне материалов обычно существует компромисс между ними, поэтому все, что улучшает один из этих параметров, имеет тенденцию ухудшать другой. Авторы исследования нашли способ значительно улучшить оба свойства одновременно за счет комбинации различных текстур, добавленных к поверхности материала.

«Если у нас есть пар между нагреваемой поверхностью и водой, это снижает эффективность теплопередачи», — говорит Янгсуп Сонг, главный автор исследования.

Фото: Massachusetts Institute of Technology
Пузырьки, поднимающиеся с нагретой поверхности, благодаря особой текстуре «закрепляются» в определенных местах, а не растекаются по всей площади.

Добавление микрополостей или вмятин на поверхность дна условной «кастрюли» — это способ контроля за тем, как на ней образуютс пузырьки пара. Таким образом пузырьки оказываются прикрепленными именно к этим вмятинам.

Инженеры добавили на варочную поверхность полости шириной 10 микрометров через каждые 2 мм. А чтобы компенсировать это, сделали крошечные выпуклости и выступы в нанометровом масштабе, что увеличивает площадь поверхности и способствует скорости передачи тепла.

Все это, по словам авторов работы, значительно повышает эффективность процесса кипячения. Правда, пока новая поверхность была испытана только в лабораторных условиях. Создатели работают над тем, чтобы эффективно масштабировать технологию.