Tin Khoa học Công nghệ quốc tế

PHƯƠNG PHÁP LÀM MÁT BẰNG NHIỆT HIỆU QUẢ HƠN BẮT NGUỒN TỪ THỰC VẬT

07/12/2020 | 0

Khi giọt nước chạm vào bề mặt của lá hoa sen, chúng sẽ tạo thành các hạt và lăn ra, thu các hạt bụi trên đường đi. Ngược lại, các giọt nước trên cánh hoa hồng cũng tạo thành các hạt, nhưng vẫn bám vào bề mặt cánh hoa. Một kỹ sư cơ khí tại Đại học Washington ở St. Louis đã kết hợp hai khái niệm này để tìm ra một cách hiệu quả hơn để các giọt bay hơi khỏi bề mặt.

Patricia Weisensee, trợ lý giáo sư kỹ thuật cơ khí & khoa học vật liệu tại Trường Kỹ thuật McKelvey, ban đầu dự định thiết lập một mẫu trên bề mặt có thể đẩy lùi chất lỏng, tương tự như lá sen, hoặc các giọt pin, tương tự như cánh hoa hồng, để ảnh hưởng đến sự thấm ướt khi có giọt tác động, chẳng hạn như trong mưa. Giống như lá sen, khi nước tác động vào bề mặt chống thấm hoặc siêu kỵ nước, các giọt nước sẽ dễ dàng bật lại, tương tự như mưa trên kính chắn gió đã qua xử lý.

Trong quá trình truyền nhiệt và bay hơi, các bề mặt siêu kỵ nước này rất kém hiệu quả do thời gian tiếp xúc giữa nước và bề mặt ngắn. Ngược lại, khi chất lỏng tiếp xúc với bề mặt ưa nước có thể bị thấm ướt, nó lan rộng trên bề mặt, tạo thành vũng chất lỏng và mất nhiều thời gian để bay hơi. Weisensee muốn tạo ra một bề mặt có cả đặc tính đẩy lùi và thấm ướt, kết hợp các ưu điểm của cả hai loại bề mặt: ghim giọt và bay hơi trên bề mặt thấm ướt mà không có nguy cơ làm ngập toàn bộ bề mặt.

Nhóm nghiên cứu đã tạo ra một bề mặt có một điểm hơi ưa nước ở trung tâm của một bề mặt siêu kỵ nước để giữ cho giọt nước được ghim vào bề mặt. Weisensee cho biết: “Chúng tôi thấy nhiệt độ thấp hơn ở đáy giọt và nhiệt độ cao hơn ở đỉnh, điều đó có nghĩa là sự truyền nhiệt ở phần dưới cao hơn phần trên mặc dù góc tiếp xúc cao hơn”.

Sử dụng mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán, nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng không khí bão hòa hơi trên bề mặt thẳng đứng được đốt nóng tạo thành hình ngọn lửa xung quanh giọt vì mật độ không khí ẩm thấp hơn.

Những hiểu biết sâu sắc từ công trình này có thể giúp định hướng thiết kế các thiết bị làm mát phun trong tương lai hoặc được sử dụng để thay đổi các dạng lắng đọng của hạt trong các kỹ thuật chế tạo dựa trên bay hơi.

DPH.HTQT

Nguồn dịch và biên tập: https://scitechdaily.com/more-efficient-thermal-cooling-method-bioinspired-by-plants/