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INNOVAZIONE/ Basterà premere un interruttore per controllare l’ebollizione (anche nelle centrali)

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Una fase degli esperimenti al Device Research Laboratory del MIT  Una fase degli esperimenti al Device Research Laboratory del MIT

Nel Device Research Laboratory (DRL) del MIT di Boston Evelyn Wang dirige il Mechanical Engineering Department: lì ricerche di base sul calore alla micro e nanoscala e sui processi di trasporto di massa si incrociano con gli sviluppi dei nuovi materiali nano strutturati per creare soluzioni innovative per la gestione del calore, l’immagazzinamento dell’energia termica, la conversione dell’energia solare termica e la desalinizzazione dell’acqua. I punti di forza di Wang e collaboratori sono la padronanza dei processi di micro e nano fabbricazione allo stato dell’arte, la disponibilità di strumenti di misura unici e la capacità predittiva dei modelli: con queste risorse sono in grado di studiare a fondo i fluidi complessi e i processi, le interfacce e i processi di trasporto termico.

Il loro approccio ha dato finora notevoli risultati nella scoperta di nuove e interessanti funzionalità che consentono di migliorare il trasporto di calore e di massa in diverse applicazioni. È il caso della recente messa a punto di un sistema di controllo del processo di ebollizione, complesso nei suoi presupposti teorici ma elementare nella traduzione pratica: «basta il semplice click di un interruttore elettrico» dice Wang commentando il nuovo metodo così come lo ha descritto in un articolo da poco pubblicato sulla rivista Nature Communications.

In effetti il processo che porta all’ebollizione dell’acqua e alla produzione di vapore è fondamentale in molti impianti e strutture produttive e civili: nella maggior parte delle centrali elettriche, nei sistemi di riscaldamento e raffreddamento, negli impianti di desalinizzazione. Ora, per la prima volta, i ricercatori del MIT hanno trovato un modo per controllare tale processo, consentendo di migliorare l'efficienza della produzione di energia elettrica e di altri processi.

Finora erano stati sviluppati alcuni sistemi per controllare l'ebollizione utilizzando campi elettrici, ma richiedevano fluidi particolari al posto dell’acqua e tensioni molto elevate, il che li rendeva economicamente impraticabile per molti utenti.

La nuova impresa è stata possibile al gruppo di Wang lavorando sulle caratteristiche delle superfici. Con l'aggiunta di tensioattivi all'acqua, cioè creando in pratica un liquido insaponato, succede che le molecole del tensioattivo, che portano una carica elettrica, possono essere attratte o respinte da una superficie metallica semplicemente cambiando la polarità della tensione applicata al metallo. Questo fa variare la superficie metallica tra le due condizioni di idrofilia e idrofobia. L’aggiunta del tensioattivo induce la superficie a diventare più idrofobica, il che aumenta il tasso di nucleazione per formare le bolle. Ma invertendo la carica, la superficie diventi idrofila e inibisce la formazione di bolle. I ricercatori hanno così scoperto che si potrebbe raggiungere un cambiamento di dieci volte del tasso di formazione di bolle semplicemente alternando la carica.



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