Sáng chế vật liệu nano chống sủi bọt khi sôi

Một khối cầu sắt nóng, nhỏ, có phủ lớp vật liệu nano mới khi bị làm mát trong nước (trái) tạo thành một lớp màng hơi không sủi bọt và khi không có lớp phủ (phải) xuất hiện hiện tượng sủi bong bóng như thông thường. Ảnh: Live Science.

Theo trang Live Science, để hiểu rõ cơ chế hoạt động của vật liệu trên, hãy hình dung đến một chiếc chảo đun nước nóng. Khi bề mặt chảo ấm nóng, nước đựng bên trong sẽ bắt đầu sủi bọt. Tuy nhiên, khi chảo đạt tới mức đủ nóng, các giọt nước sẽ trải khắp mặt chảo nhằm tạo đệm nước trong lúc bốc hơi – hiện tượng được gọi là hiệu ứng Leidenfrost theo tên nhà khoa học đã khám phá ra nó năm 1756.

Các nhà khoa học cho rằng, điều chỉnh các đặc điểm của một bề mặt vật liệu có thể biến đổi mức nhiệt độ mà nước tiếp xúc với nó chuyển từ giai đoạn sủi bong bóng sang trạng thái Leidenfrost. Nhóm nghiên cứu đã phát triển được một lớp phủ vật liệu siêu chống thấm nước, lởm chởm từ các hạt nano (có kích thước chỉ một phần tỉ mét) bọc trong một hợp chất hữu cơ kháng nước.

Khi một que thép được phủ lớp vật liệu này bị nung nóng, một màng hơi nước sẽ bốc lên nhưng không bị sủi bọt. “Đây là hiện tượng trái ngược với trải nghiệm của bất kỳ ai từng tham gia nấu nướng”, nhà nghiên cứu Ivan Vakarelski, một chuyên gia vật lý đến từ trường Đại học Khoa học và Công nghệ Vua Abdullah ở Arập Xêút, nói.

Việc trừ khử sủi bọt có thể giúp giảm thiểu tổn hại do quá trình này gây ra trên các bề mặt. Nó cũng có thể ngăn chặn việc tích tụ hơi – quá trình có thể dẫn tới những vụ nổ kinh hoàng tại các nhà máy điện hạt nhân như trong trường hợp thảm họa Chernobyl nổi tiếng năm 1986, sự cố hạt nhân tồi tệ nhất lịch sử thế giới.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu khuyến cáo, loại vật liệu phủ mới này dường như chưa có khả năng nâng cao tính an toàn hạt nhân.

“Trước tiên, chúng ta cần một bề mặt với đúng loại kết cấu để loại bỏ sự đổ vỡ của lớp màng hơi . Chúng tôi vẫn chưa rõ cách thức thực hiện điều này trên một thanh nhiên liệu nóng chảy. Thứ hai, ngay cả nếu các hạt nano bọc chất lỏng làm lạnh được phủ lên bề mặt của thanh kim loại nóng chảy (chúng tôi hiện không biết cách thực hiện nó), các lò phản ứng hạt nhân hoạt động ở các mức nhiệt độ cao hơn nhiều, vượt quá các điều kiện hoạt động của lớp phủ được sử dụng trong nghiên cứu của chúng tôi” , Patankar thú nhận.

Tuấn Anh