Oamenii de ştiinţă au descoperit o metodă de a fierbe apa mai rapid folosind o combinaţie de nanotehnologie şi un virus specific tutunului, reuşita putând ajuta la economisirea cantităţilor mari de energie în procesele industriale, deşi nu va revoluţiona modul de preparare a unui ceai.
Tehnica funcţionează prin aplicarea unui virus găsit pe plantele de tutun pe elementul de încălzire al boilerelor (o rezistenţă electrică, n.r.), informează theguardian.com. Stratul aplicat pe elementul de încălzire reduce foarte mult numărul de bule de gaz care se formează în jurul rezistenţei, pe măsură ce aceasta se încălzeşte. Aglomerările de aer produse de bule izolează temporar elementele de încălzire de apa din jur, încetinind transferul de căldură.
Stratul care acoperă elementele de încălzire, realizat din virusul tutunului, a triplat eficienţa procesului de fierbere a apei, au precizat cercetătorii, reuşită care ar putea ajuta la economisirea unor cantităţi uriaşe de energie în cazul centralelor termoelectrice industriale şi al instalaţiilor de răcire a sistemelor electronice la nivel industrial.
„Chiar şi cele mai mici îmbunătăţiri ale tehnologiilor care sunt folosite pe scară largă pot avea un impact uriaş”, a declarat Matthew McCarthy, inginer la Universitatea Drexel, din statul american Pennsylvania.
Controlarea procesului de formare a bulelor ar putea fi de ajutor şi în prevenirea unui fenomen nedorit numit „flux critic de transfer termic”, care poate avea consecinţe dezastruoase uneori în cazul boilerelor industriale. Acest fenomen se produce în momentul în care se formează atât de multe bule încât acestea se contopesc şi formează o „pătură” care înconjoară elementul de încălzire, ceea ce face imposibil transferul termic dintre elementul de încălzire şi lichidul din boiler.
„Ceea ce se întâmplă este că suprafaţa uscată devine din ce în ce mai fierbinte, similar unui vas pus pe aragaz fără apă în el. Eşecul (privind transferul termic, n.r.) poate duce fie la simpla distrugere a unor componente electronice sau, în cazul sistemelor de răcire ale centralelor atomoelecrice, la topirea catastrofală a reactorului nuclear”, a mai explicat Matthew McCarthy.
Pentru a contracara acest efect, oamenii de ştiinţă au încercat să creeze suprafeţe care resping bulele şi o menţin udă pe cea prin care se face transferul termic. Echipa condusă de McCarthy a identificat virusul mozaicului al tutunului, care are o formă asemănătoare cu cea a unui creion, ca fiind structura perfectă pentru a trimite umezeala în jos, către o suprafaţă.
Cercetătorii au dezvoltat o tulpină modificată a virusului, care prezintă o serie de „cârlige moleculare”, ceea ce o face aderentă la aproape orice suprafaţă. Savanţii au crescut plante de tutun în laborator şi le-au infectat cu virusul modificat. „Când plantele sunt foarte bolnave, le punem într-un mixer şi obţinem un fel de supă verde”, a spus inginerul american.
După câteva procese de centrifugare şi separare chimică, care durează două zile, cercetătorii au obţinut o soluţie limpede, care conţine o concentraţie mare de virusuri. Când este turnată pe o suprafaţă, concentratul de virusuri se autoasamblează într-un strat de nano-cârcei, fiecare fiind îndreptat în sus, precum un fir de iarbă.
Suprafaţa este apoi acoperită cu un strat microscopic de nichel, care face ca virusul să fie inert. „Iarba metalică” ce rezultă atrage lichidul pe întreaga suprafaţă, permiţând apei şi elementului de încălzire să fie în contact permanent.
În timpul testelor efectuate, învelişul a triplat rata transferului termic, în funcţie de suprafaţa pe care a fost aplicat.
Mai precis, dacă două vase cu apă, unul având un înveliş din virusuri, celălalt fără, ar fi încălzite la aceeaşi temperatură, vasul îmbunătăţit ar produce de două ori mai mult abur.
În cazul unui sistem realizat pentru răcirea unei piese electronice din siliciu, învelişul aproape a triplat temperatura la care siliciul a putut ajunge înainte de apariţia fenomenului de „flux critic de transfer termic”.
„În viitor, această tehnologie ar putea fi utilizată în centralele nucleare, la fabricarea computerelor sofisticate şi pentru răcirea cu lichid a dispozitivelor electronice care folosesc tensiuni mari, precum sistemele radar”, a declarat Matthew McCarthy.
(Sursa: descopera.ro)
