Süper hidrofobik yüzey suyu etkili bir şekilde kaynatabilir ve elektronik cihazları soğutabilir!
Kılavuz
Son zamanlarda, "Physical Review Letters" ın kapağında yayınlanan bir makalede, önce tüm hava ve su buharının sistemden uzaklaştırılması halinde hidrofobik yüzeyin suyu etkin bir şekilde kaynatabileceğini belirtmiştir.
arka fon
Dizüstü bilgisayarlar ve hatta bazı akıllı telefonlar gibi tüketici elektronik cihazları, ısıyı dağıtmak ve kullanım sırasında onları soğutmak için metal "ısı borularına" su enjekte edecektir. Elektrikli arabalarda, süper bilgisayarlarda ve uçaklarda kullanılan yüksek güçlü elektronik cihazların tümü, aşırı ısınmayı önlemek için daha etkili yöntemler gerektirir.
(Resim kaynağı: Wikipedia)
Yenilikçilik
Su genellikle kaynamadan sonra hidrofilik yüzeyden ayrılır, böylece nükleer reaktörleri ve yüksek güçlü elektronik ekipmanı soğutur ve aşırı ısınmalarını önler. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Purdue Üniversitesi tarafından yapılan yeni araştırma, en hidrofobik yüzeyin, yani süperhidrofobik malzemelerin sadece doğru koşullar altında suyu etkili bir şekilde kaynatmakla kalmayıp aynı zamanda hidrofilik yüzeylerden daha düşük bir sıcaklığı koruyabildiğini gösteriyor.
(Fotoğraf kredisi: Purdue Üniversitesi / Jared Pike)
teknoloji
Makine Mühendisliği Bölümü'nde doçent olan Justin Weibel şunları söyledi: Yüzeyden ısıyı uzaklaştırmanın yollarından biri suyu kaynatmaktır, ancak kimse suyun kaynamasını iyileştirmek için süperhidrofobik bir yüzey kullanmayı düşünmez.
Purdue Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü'nde doktora öğrencisi ve makalenin ilk yazarı olan Taylor Allred şunları söyledi: Daha önce süperhidrofobik yüzeyler, nemi tutamadıkları için su kaynamaya elverişli sayılıyordu. Su buharı olduğu için yüzeyde bir su buharı tabakası göreceksiniz. Çok iyi bir izolatördür, bu yüzden ısıyı yüzeyden izole eder ve onu soğutamaz. "
Önceki çalışmalar, bilim adamlarının, bu yalıtım su buharı tabakası olmadan, süperhidrofobik yüzeylerin suyu hidrofilik yüzeylerden daha düşük bir sıcaklıkta kaynatmasının beklendiğine inanmalarına yol açmıştı. Çeşitli çalışmalar, hidrofobik ve hidrofilik malzemelerin avantajlarını birleştiren yüzey desenleri oluşturmaya çalışıyor. Bununla birlikte, hidrofobik alan nedeniyle, araştırmacılar henüz tamamen su buharı içermeyen bir yüzey deseni elde edemediler.
Purdue Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü Profesörü ve Soğutma Teknolojisi Araştırma Merkezi Direktörü Suresh Garimella şunları söyledi: Süperhidrofobik bir yüzeyden suyu kaynatmadan önce kritik bir işlem yaparsak, bunun hidrofobik ve hidrofilik yüzeylerin avantajlarını sağlayacağını anladık. Bir araya getirin. "
Allred önce yüzeyi tamamen suya batırdı, ardından çevredeki nemi ısıttı ve nemi doğrudan yüzeyin üzerinde kaynatmamaya dikkat etti. Bu, normalde süperhidrofobik yüzey yapısında hapsolmuş hava tabakasını kaldırarak nemin yapıya nüfuz etmesine ve tıpkı bir hidrofilik yüzey gibi onu tamamen ıslatmasına izin verir.
Önceden ıslatılmış süperhidrofobik yüzey yapısı, kaynama sırasında küçük kabarcıklar oluşturacaktır, bu da yüzey boyunca gerilmeyecekleri anlamına gelir. Bu küçük kabarcıklar yüzeyden ayrıldıklarında bir buhar tabakası oluşturmazlar ve yüzeyi nemli tutabilirler. Hidrofobik malzemeler ayrıca hidrofilik malzemelerden daha küçük kabarcıklar oluşturarak yüzeyin daha etkili bir şekilde soğumasını sağlar.
(Resim kaynağı: referans [2])
(Resim kaynağı: referans [2])
değer
Garimella, "Birçok makale süperhidrofobik yüzeyler yapmak ve bunları çeşitli alanlara uygulamakla ilgilidir. Bu araştırma sayesinde onlar için yepyeni bir uygulama alanı açtık."
Anahtar kelime
Isı dağılımı, elektronik ürünler, hidrofobik malzemeler
Referans
[1]
[2] https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.174501
