[ad_1]
Investigadores de la Universidad Tecnológica de Dalian han desarrollado un diseño de conjunto de nanocables de cobre que puede mejorar significativamente el deshielo y la eficiencia del deshielo sin un gasto de energía predecible. En concreto, la eficiencia de descongelación alcanza el 100%, un valor récord en comparación con los estudios publicados.
![Enfoque nanométrico para la descongelación y descongelación ecológica](https://d1otjdv2bf0507.cloudfront.net/images/news/ImageForNews_40381_1693304814928395.jpg)
La investigación fue publicada en Revista internacional de fabricación extrema. Demuestra un enfoque electroquímico simple para fabricar matrices de nanocables utilizando un patrón, tamaño y jerarquía controlados. Esto permite la visualización simultánea de propiedades térmicamente conductoras, fototérmicas y superhidrófobas que de otro modo no serían posibles con superficies convencionales.
La propiedad fototérmica garantiza una absorción eficiente de la luz solar, la propiedad de conducción térmica garantiza una rápida conducción lateral del calor después de la absorción de la luz solar y la propiedad superhidrófoba obliga a la escarcha/hielo a rodar o deslizarse fuera de la superficie a medida que se derrite.
La formación de escarcha y hielo presenta desafíos importantes en muchas aplicaciones.
Las soluciones tradicionales de deshielo/descongelación se basan principalmente en enfoques mecánicos, térmicos y químicos, todos los cuales consumen mucha energía, mucha mano de obra o son perjudiciales para el medio ambiente. Además, algunos de estos enfoques activos requerían contacto directo con la superficie del material, lo que supone un riesgo para los revestimientos delicados. Para lograr un deshielo que ahorre energía y sea respetuoso con el medio ambiente sin comprometer la funcionalidad de la superficie, la mayoría de los esfuerzos se han desplazado hacia enfoques pasivos mediante modificaciones de la superficie..
Estudio de Siyan Yangthe, primer autor e investigador postdoctoral, Universidad Politécnica de Hong Kong
Recientemente, la atención se ha centrado en las superficies fototérmicas superhidrófobas que podrían calentarse con luz solar, una fuente de energía verde. Sin embargo, la mayoría de las superficies sufren un calentamiento desigual y localizado debido a una mala conductividad térmica. Por lo tanto, la construcción adicional de tales propiedades superficiales con materiales conductores de calor, especialmente metales, ofrece grandes posibilidades para la descongelación y el deshielo, que aún están en gran medida inexploradas.
Para abordar los problemas anteriores, desarrollamos un enfoque de fabricación simple para fabricar conjuntos de nanocables de cobre controlables. Descubrimos que la morfología, la altura y la escala de las matrices se pueden ajustar bien ajustando los parámetros electroquímicos. A través de pruebas fototérmicas y de humectabilidad, descubrimos que la mayoría de las matrices de nanocables pueden tratarse de forma superhidrófoba, con una tasa de absorción solar superior al 95%. Debido a la alta conductividad de los materiales de cobre, las matrices de nanocables, particularmente el diseño de nanocables vertical y un ancho promedio de microranura de 2 a 3 μm, permiten excelentes rendimientos de deshielo y deshielo..
Qixun Li, coautor del primer estudio y estudiante de doctorado, Universidad Tecnológica de Dalian
Este innovador diseño puede dar como resultado un tiempo total de descongelación dos o tres veces más corto en comparación con las otras tres superficies nanoestructuradas con superhidrofobicidad, efecto fototérmico o una mezcla de los mismos. Sorprendentemente, este diseño logra la mayor eficiencia de descongelación (~100%) que los modelos anteriores.
En principio, el diseño de matrices de nanocables es prometedor para amplias aplicaciones de deshielo y deshielo donde no se requiere el aporte de energía tradicional debido a la facilidad de fabricación, la alta controlabilidad y la variedad de morfología. Sin embargo, la durabilidad, escalabilidad y estabilidad química de las matrices de nanocables son limitadas en aplicaciones prácticas con condiciones de trabajo complejas. Es necesario desarrollar métodos más generales de procesamiento de micro/nanomateriales para mejorar la eficiencia de fabricación, el tamaño del material y la durabilidad de la superficie. Sin embargo, el concepto de diseño de este trabajo sirve como brújula para futuros esfuerzos de investigación, especialmente en zonas frías con escasez de energía..
Xuehu Ma, autor correspondiente del estudio y profesor de ingeniería química, Universidad Tecnológica de Dalian
Referencia de la revista:
Yang, S. et al. (2023) Matrices de nanocables de cobre superhidrófobos fototérmicos: fabricación y aplicaciones de deshielo/descongelación. Revista internacional de fabricación extrema. dx.doi.org/10.1088/2631-7990/acef78.
Fuente: http://ijemnet.com/
[ad_2]