Американские химики сообщают, что придумали новый способ кипячения воды. Технологию можно использовать при создании недорогих компактных устройств для очистки питьевой воды, стерилизации медицинских инструментов и дезинфекции сточных вод, сообщает журнал ACS NANO — одно из изданий Американского химического общества, которое насчитывиет ныне более 164 000 членов.
Открытие состоялось, можно сказать, случайно. Доктор наук Нноми Халлас и профессор Питер Нордлендер вместе с коллегами из Университета Уильяма Марша Раиса в Хьюстоне вообще-то исследовали воздействие света на мелкие частицы металла.
При этом неожиданно выяснилось, что наночастицы металла, ширина которых в 1000 раз меньше толщины человеческого волоса (приблизительно 40 нанометров), поглощают аномально большое количество световой энергии, что заставляет их быстро нагреваться.
Дальнейшие исследования показали, что если частицы металла поместить в воду и сфокусировать на ней солнечный свет, то она закипит через считаные секунды. Каждая частица в растворе при нагревании формирует кромочный пузырек пара, который отрывается от частицы и всплывает на поверхность жидкости. Процесс визуально мало чем отличается от обычного кипения воды в кастрюле.
Таким способом можно производить не только водяной пар, но и дистиллировать спирт, получая очищенный этанол. Кроме того, для повышения эффективности процесса металл можно заменить наночастицами диоксида кремния или золота. Пузырьки пара начинают образовываться через 5… 20 секунд после начала облучения. КПД процесса впечатляет: 82 % поступающей солнечной энергии поглощается наночастицами.
Схема солнечного нагрева наночастиц.
«Это исследование открыло революционные методы использования наночастиц в солнечной энергетике, — сказал профессор химии и биохимии Калифорнийского университета Пауль Вейс, главный редактор журнала ACS NANO. — Разработка может быть очень полезна. Например, с помощью нее можно опреснять и очищать воду, создавать компактные солнечные источники пара для стерилизации и поддержания нормальных санитарных условий в малообеспеченных водой районах».
Сейчас разработку хотят использовать для создания компактной установки по очистке питьевой воды. В ближайшем будущем планируется создать компактные устройства для дистилляции сточных вод, поскольку в процессе могут быть задействованы растворы, различные по своему составу. Разработчики также полагают, что мощности струй пара будет достаточно для того, чтобы привести в движение турбину, так что новую технологию можно будет применять и в энергетике.
КИПЯТОК В МЕТАЛЛУРГИИ
Вряд ли кто мог предположить, что кипение воды можно использовать для изменения физических свойств поверхности металлов. Но именно такую идею выдвинули и успешно осуществили ученые Рижского политехнического института, где родилась технология, названная микротермоциклированием. Суть ее такова. Как показали исследования, когда над какой-то точкой поверхности детали при кипении возникает паровой пузырек, металл в данной области мгновенно расходует тепло и охлаждается на несколько градусов. Такие непрерывные перепады температуры, длящиеся сотые или тысячные доли секунды, вызывают термические напряжения в материале, приводящие к сдвигам на атомно-молекулярном уровне.
В результате на 30–40 процентов возрастает твердость наружного слоя металла, повышается устойчивость к износу деталей машин и механизмов.
Если же кипятить особые химические растворы, состава которых исследователи не сообщают, то можно образовать на детали покрытие, способное предохранять металл, например, от образования трещин. Микротермоциклирование также позволяет менять теплопроводность и электрические свойства металлической поверхности.
ДАВАЙТЕ РАЗБЕРЕМСЯ
Часы без стрелок
По радио говорили, что сдвинутое примерно год назад время могут снова вернуть. Как перевод времени отражается на человеческом организме?
Алевтина Толкалина, Санкт-Петербург
Необходимость в переводе часовых стрелок возникла из-за того, что с ноября по февраль люди, живущие в средней полосе России, вынуждены собираться утром на работу или учебу, а также возвращаться домой в темноте.
Это плохо отражается на самочувствии, поскольку у каждого живого организма есть свои собственные часы без стрелок биологические часы, работающие на клеточном уровне и синхронизирующие свой ход с Солнцем.