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  • 在有气泡的恒定流的烧杯中,插入件由MIT的研究小组(灰色对象扩展到在顶部的表面)开发的新纹理的材料会导致在烧杯顶部的泡沫累积到几乎完全消散在十分钟内。

    在有气泡的恒定流的烧杯中,插入件由MIT的研究小组(灰色对象扩展到在顶部的表面)开发的新纹理的材料会导致在烧杯顶部的泡沫累积到几乎完全消散在十分钟内。

    实验室瓦拉纳西的礼貌

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气泡捕获表面有助于摆脱泡沫

在有气泡的恒定流的烧杯中,插入件由MIT的研究小组(灰色对象扩展到在顶部的表面)开发的新纹理的材料会导致在烧杯顶部的泡沫累积到几乎完全消散在十分钟内。

气泡积累会阻碍许多工业过程,而是一种新的方法,可以减少甚至消除它。


在许多工业过程,如在生产燃料或药物的生物反应器,泡沫可以得到的方式。泡沫的气泡会占用大量的空间,限制可用于制造产品,有时涂胶向上管道和阀门或损坏活细胞的体积。公司花费$ 3十亿的一年就叫做消泡剂化学添加剂估计,但这些可以影响产品的纯度,可能需要将它们除去额外的处理步骤。

现在,研究人员在澳门太阳城最新网站想出了一个简单,价格低廉,完全被动的系统,以减少或消除泡沫积聚,使用泡沫吸引专网的纹理,使气泡破裂一样快,它们形成的片材。新工艺在该杂志描述 先进材料界面一篇论文 列昂尼德拉波鲍特刚毕业的博士'18,西奥·艾默里奇访问学生,和机械工程Kripa瓦拉纳西的教授。

新系统使用表面的研究者呼叫“需氧”哪个吸引和棚的空气或气体的气泡在几乎相同的方式即亲水性(水吸引)表面的水使液滴粘附到表面上,散开,并下落离开,瓦拉纳西解释。

“泡沫是无处不在”工业过程中,我认为,包括啤酒酿造,造纸,石油和天然气生产和加工,生物燃料发电,洗发水和化妆品生产,化学加工。

此外,“它是在细胞培养或生物反应器的主要挑战之一,”我补充道。促进细胞生长,各种气体通过水通常或其他液体介质中扩散。但是,这可能会导致泡沫的积累,而作为微小气泡破灭可产生剪切力,它们会损坏或杀死细胞,因此控制泡沫是必不可少的。

在相同的两个烧杯有气泡的恒定流,插入件由MIT的研究小组开发的(右侧)的新纹理的材料会导致在烧杯顶部的泡沫累积到几乎完全消散,而类似的材料没有特殊表面纹理(左)离开泡沫unidisturbed。实验室瓦拉纳西的礼貌

与泡沫问题的处理通常的方式是通过添加化学品:如乙二醇或醇,需要被典型地然后再次滤出。这一点,但增加了成本和额外的处理步骤,并能影响产品的化学性质。所以,团队问,“你怎么能摆脱泡沫,而无需添加化学物质?这是我们的挑战,“瓦拉纳西说。

解决这个问题,他们创造了高速视频,以便研究如何泡反应表面时,他们的罢工。他们发现,气泡倾向于走反弹像皮球,到位最终坚持之前弹跳几次,就像液体做的液滴当他们打的表面,只倒挂。 (气泡都在上涨,所以他们向下反弹。)

“为了有效地捕获冲击气泡,我们必须了解如何液膜从表面排水沟分离它,”拉波波特说。 “我们不得不重新开始,并在广场之一,因为甚至没有一个既定的指标来衡量一个表面是如何善于捕捉撞击气泡。最终,我们能够理解其背后是什么原因导致泡沫的反弹走,驱使设计过程的理解物理学。“

团队想出了一个平坦的设备具有多种尺度大小的一组精心设计的表面纹理。表面被这样调谐这将坚持气泡就没有反弹,并迅速蔓延出来,消散让位给下一个泡沫而是积累的泡沫。

“该键可快速捕捉和控制泡沫气泡竟然是一个三层系统的逐渐变细尺寸的特点,”艾默里奇说。这些特征有助于捕集空气的沿材料的表面非常薄的层。 ESTA表面,称为腹甲,对鸟类潜水的相似之处一些羽毛的质地,有助于保持动物干水下。在这种情况下,腹甲有助于使泡沫粘在表面上和消散。

净效应是减少它由一百倍注意到用于气泡粘在表面上的时间,瓦拉纳西说。在测试中,时间从弹跳几百毫秒到只有几毫秒降低。

测试在实验室中的概念,所述团队构建含有气泡 - 捕获表面的装置,它插入到一个烧杯中,即HAD气泡通过它上升。它们旁边的一个烧杯放置在一个包含具有相同尺寸的片材相同的发泡泡沫容器,但没有纹理化的材料。在烧杯中随着气泡 - 捕获表面,所述泡沫快速向下到几乎没有消散,而泡沫的一个完整层留就位在其他烧杯中。

这样的泡沫捕获表面可以很容易地加装到许多加工行业依靠设施,目前消泡化学品,瓦拉纳西说。这也从长远来看推测,这种方法甚至可以被用来作为一种方法来捕获甲烷从冻土融化随着全球变暖渗出。这可能会阻止两者一些潜在的温室气体的,从使它到大气中,并在同一时间提供燃料源。在这一点可能性,就是我说:“在天上,馅饼”,但原则上它可以工作。

与许多新技术的发展,这一系统是很简单的爽快,它可以实现,瓦拉纳西说。 “这是准备去。 ......我们期待着正与产业“。

这项工作是由比尔和梅琳达·盖茨基金会的支持。


主题: 研究, 纳米科学和纳米技术, 机械工业, 工程学院, 表面工程

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