Phương pháp mới giúp nước sôi nhanh hơn

Các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã phát triển một loại bề mặt đặc biệt với những vết lõm siêu nhỏ, giúp kiểm soát sự hình thành bong bóng khi đun nước, từ đó nâng cao hiệu quả truyền nhiệt trong quá trình sôi.

Đoạn video quay chậm cho thấy, khi nước được đun trên bề mặt đã qua xử lý, các bong bóng hình thành tại những vị trí cố định thay vì lan rộng và kết dính thành một lớp lớn. Cách thức này giúp quá trình sôi diễn ra ổn định và hiệu quả hơn so với các bề mặt thông thường.

Việc cải thiện hiệu quả đun sôi có ý nghĩa lớn đối với nhiều lĩnh vực như sản xuất điện, công nghiệp hóa chất và hệ thống làm mát thiết bị điện tử, nơi tiêu thụ lượng năng lượng rất lớn.

Theo thông báo của MIT ngày 12/7, nhóm nghiên cứu đã tìm ra phương pháp giúp đồng thời nâng cao hai yếu tố then chốt của quá trình sôi: hệ số truyền nhiệt (HTC) và thông lượng nhiệt tới hạn (CHF).

Thông thường, hai thông số này có mối quan hệ “đánh đổi” — khi một yếu tố được cải thiện thì yếu tố còn lại thường suy giảm. “Nếu có nhiều bong bóng hình thành trên bề mặt, quá trình truyền nhiệt diễn ra hiệu quả hơn.

Tuy nhiên, khi bong bóng quá nhiều, chúng sẽ liên kết với nhau, tạo thành một lớp hơi phủ lên bề mặt và cản trở quá trình truyền nhiệt”, tiến sĩ Youngsup Song, đồng tác giả nghiên cứu, giải thích.

Lớp hơi này hoạt động như một rào cản, ngăn nhiệt truyền từ bề mặt nóng sang chất lỏng, làm giảm hiệu quả làm mát. Để khắc phục điều đó, nhóm nghiên cứu đã thiết kế các vết lõm siêu nhỏ trên bề mặt vật liệu, giúp kiểm soát chính xác vị trí hình thành của bong bóng. Nhờ vậy, bong bóng được “neo giữ” tại chỗ và không dễ dàng hợp nhất thành lớp màng cản nhiệt.

Các nhà khoa học còn tối ưu khoảng cách giữa các vết lõm để đạt hiệu quả cao nhất. Theo ông Song, khi các vết lõm được bố trí cách nhau khoảng 2 mm, các bong bóng được tách biệt hiệu quả, hạn chế tối đa hiện tượng hợp nhất và giúp quá trình truyền nhiệt diễn ra ổn định hơn.

Dù kết quả ban đầu rất khả quan, giáo sư Evelyn Wang – đồng tác giả nghiên cứu – cho biết công nghệ này mới chỉ được thử nghiệm trong điều kiện phòng thí nghiệm. Việc mở rộng quy mô để ứng dụng trong thực tế vẫn là một thách thức lớn.

“Tuy vậy, việc chứng minh rằng chúng ta có thể kiểm soát bề mặt vật liệu để nâng cao hiệu quả truyền nhiệt là một bước tiến quan trọng,” bà Wang nhấn mạnh. “Bước tiếp theo sẽ là tìm ra những giải pháp có thể áp dụng rộng rãi trong sản xuất và công nghiệp.”