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熱力發電廠管道水垢晶體年造成千億美元損失 新納米結構助減管道接觸面更易清除

2021/5/3 — 19:11

這些被扭曲的水垢晶體猶如「怪獸」,是在熱力發電廠的冷卻機組水管中形成,每年這些晶體都在全球這些發電廠就造成至少 1,000 億美元(折合約 7,800 億港元)的損失,因為廠方必須請工人沖洗並移除過濾器上的水垢。上周刊於 《科學進展》的研究則表明,可能有新解決方法,減少相關開支。

該報告指,工程師可在管道內部塗上納米級防水塗層來減少損耗,而關鍵在於塗層上的紋理大小。因為紋理太大,水珠在紋理的凹陷處蒸發時,晶體會擴散和變平,但納米結構紋理會迫使經過管道的水垢向上生長,形成似水母的形狀,更易從管道被清除。

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團隊對比不同表面形成的晶體形狀。
Credit: McBride, S.A. & et al. (2021).

團隊對比不同表面形成的晶體形狀。
Credit: McBride, S.A. & et al. (2021).

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團隊在報告中解釋,晶體與塗層的接觸極少,因此可避免晶體凝結。這種「不尋常」的現像是由結晶、水流蒸發和納米級效應的協同效應引起。

團隊也可使用質量守恆定律來預測生物效應的溫度依賴性,團隊亦證明到可通過促進非對稱生長的溫度梯度來產生自動除去這些副產器晶體,有助研發流體機械甚至自動防水垢技術,在例如污水處理廠、海水化淡廠與其他工業過程中應用。

來源:
Science, These strange salt ‘creatures’ could help unclog power plant pipes, 28 April 2021

報告:
McBride, S.A., Girard, H. & Varanasi, K.K. (2021). Crystal critters: Self-ejection of crystals from heated, superhydrophobic surfaces. Science Advances 28 Apr 2021: Vol. 7, no. 18, eabe6960. DOI: 10.1126/sciadv.abe6960

文/Alan Chiu

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