Điều gì sẽ xảy ra nếu nước có thể được đun sôi nhanh chóng và hiệu quả hơn? Nó sẽ mang lại lợi ích cho nhiều quy trình công nghiệp bằng cách giảm sử dụng năng lượng, bao gồm hầu hết các nhà máy phát điện, nhiều hệ thống sản xuất hóa chất và thậm chí cả hệ thống làm mát cho thiết bị điện tử.
Mới đây các nhà khoa học của MIT đã phát triển một phương pháp để làm được điều đó. Các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách cải thiện đồng thời hai thông số quan trọng có lợi cho quá trình sôi là hệ số truyền nhiệt (HTC) và thông lượng nhiệt tới hạn (CHF).
Đây là một bước phát triển vì thường có sự cân bằng giữa hai thông số. Do đó chỉ cần một trong các thông số này có xu hướng thay đổi là sẽ tác động nên thông số còn lại.
Đồng tác giả nghiên cứu và tiến sĩ Youngsup Song chia sẻ: "Cả hai thông số đều quan trọng nhưng việc tăng cường cả hai thông số cùng nhau là một việc khó khăn vì chúng có sự đánh đổi nội tại. Nếu có nhiều bọt trên bề mặt nước sôi, điều đó có nghĩa là quá trình đun sôi rất hiệu quả nhưng nếu có quá nhiều bọt trên bề mặt, chúng có thể kết hợp lại với nhau và tạo thành một màng hơi trên bề mặt sôi".
Màng hơi này tạo ra lực cản đối với sự truyền nhiệt từ bề mặt nóng sang mặt nước. Nếu có hơi nước ở giữa bề mặt và nước, điều đó sẽ ngăn cản hiệu quả truyền nhiệt và làm giảm giá trị CHF.
Vậy làm cách nào đạt được quá trình đun sôi hiệu quả hơn và nhanh hơn?
Bằng cách thêm một loạt các lỗ nhỏ hoặc vết lõm vào một bề mặt, kiểm soát cách bong bóng hình thành trên bề mặt đó. Điều này giữ cho các bong bóng được ghim một cách hiệu quả vào vị trí các vết lõm và ngăn chúng lan ra thành một lớp màng chống nhiệt.
Song giải thích: "Những lỗ hổng siêu nhỏ đó xác định vị trí mà bong bóng xuất hiện. Nhưng bằng cách tách các khoang đó ra 2 mm, chúng tôi tách các bong bóng ra và giảm thiểu sự kết tụ của các bong bóng".
Công trình nghiên cứu này cho đến nay vẫn đầy hứa hẹn nhưng đồng tác giả của nghiên cứu, giáo sư Kỹ thuật Evelyn Wang tại MIT cho rằng nó diễn ra trong điều kiện phòng thí nghiệm quy mô nhỏ nên chưa rõ ứng dụng trong thực tế sẽ như thế nào.
Cô giải thích: "Những loại cấu trúc mà chúng tôi đang tạo ra không phải dễ thu nhỏ ở dạng hiện tại".
Bây giờ, nhóm đang tập trung vào việc tìm kiếm các cách bổ sung để tạo ra các loại kết cấu bề mặt có thể sử dụng trong các kích thước thực tế.
Tham khảo Interestingengineering
