ممانعت از رسوب گرفتن لوله ها با کمک الماس!
نئوپدیا: محققان به یک راهکار موثرتر از روش های قبلی برای ایجاد مقاومت در مقابل تشکیل رسوب در لوله های آب و مواد شیمایی دست یافته اند و آن پوشش هایی تولید شده از الماس های رشدیافته در لابراتوار است.
به گزارش نئوپدیا به نقل از ایسنا، لوله های صنعتی که آب یا مواد شیمیایی را حمل می کنند، بطور معمول در طی زمان به علت رسوباتی که روی سطوح داخلی شان جمع می شود، گرفتار گرفتگی می شوند. این مساله موجب کاهش سرعت جریان مواد و لطمه تدریجی به تجهیزات می شود و بنابراین احتیاج به تعمیرات دوره ای و افزایش هزینه های عملیاتی را به همراه دارد. راه های زیادی برای مواجهه با این مشکل وجود دارد، همچون استفاده از سختی گیرهای آب، بازدارنده های رسوب گیری مبتنی بر مواد شیمیایی که هدفشان ممانعت از تجمع مواد معدنی است و استفاده از مواد تخصصی برای ساخت لوله یا پوشش دادن داخل لوله ها. اما همه این شیوه ها یک ایراد یا محدودیت خاص خویش را دارند. حالا محققان دانشگاه رایس در هیوستونِ تگزاس به یک راهکار موثرتر برای مقاومت در مقابل تشکیل رسوب رسیده اند که پوشش هایی تولید شده از الماس های رشدیافته در لابراتوار است.
به نقل از اس اف، دانشمندان علم مواد اشاره می کنند که ماده انتخابی آنها برای پوشش می تواند بدون احتیاج به دخالت مداوم، تمیز باقی بماند. کار آنها بر پایه مطالعات قبلی بنا شده که نشان داده بود الماس، علاوه بر سختی فوق العاده و پایداری شیمیایی، می تواند از رشد باکتری ها هم جلوگیری نماید.
برای ارزیابی این موضوع، گروه تحقیقاتی ابتدا فیلم های الماسی را با بهره گیری از فرایندی به نام رسوب دهی بخار شیمیایی با پلاسمای مایکروویو (MPCVD) رشد دادند ـ رسوب دهی بخار شیمیایی با پلاسمای مایکروویو رایج ترین روش برای ساخت الماس های مصنوعی است.
الماس های آزمایشگاهی چطور ساخته می شوند؟
برای تهیه این فیلم پوششی، گازهای متان و هیدروژن وارد یک محفظه راکتور شدند که در آن ویفرهای سیلیکونی قرار داشتند؛ ویفرهایی که با محلول نانوالماس، پوشش داده شده بودند.
تابش مایکروویو با توان بالا، اتم های گازها را به حالت پلاسما که داغ بوده و انرژی زیادی دارد، برانگیخت. این وضعیت سبب شد اتم های کربن آزاد شوند و روی ویفرها بنشینند و طی چند ساعت به ساختار الماس متصل شوند. در ادامه، با بهره گیری از گازهای مختلف، سطح این فیلم ها اصلاح گردید تا تغییرات ظریفی در آن ایجاد شود و عملکرد هر نسخه آزمایش شود.
سپس نمونه های فیلم در یک محلول فوق اشباع از کلسیم سولفات به مدت ۲۰ ساعت در دمای اتاق غوطه ور شدند تا رسوب معدنی روی آنها تشکیل گردد. فیلم الماسی دارای پایانه نیتروژن بالاتر از ۱۰ برابر رسوب کمتری نسبت به دیگر نسخه های فیلم که پایانه ای از اکسیژن، هیدروژن یا فلوئور داشتند، به خود گرفت. علاوه بر این، تجمع رسوب تنها در قالب خوشه های پراکنده کریستالی دیده شد، در صورتیکه دیگر نسخه ها لایه های متراکم تشکیل داده بودند که شکستن و حذف آنها خیلی دشوار است. وقتی این شیوه روی الکترودهای الماس افزوده با بور اعمال شد، میزان رسوب حدودا هفت برابر کمتر از الکترودهای بدون پوشش بود.
این یافته ها فیلم های الماس پلی کریستالی که با روش بخار رشد داده می شوند و مقرون بصرفه اند را به عنوان یک ماده ضد رسوب قدرتمند و بادوام معرفی می کنند؛ ماده ای با پتانسیل کاربردی وسیع در نمک زدایی آب، سامانه های انرژی و دیگر صنایع که در آنها تجمع مواد معدنی مشکل ساز است.
یافته های جدید می تواند موجب شود که در آینده از پوشش های الماسی نه تنها در لوله های صنعتی، بلکه در نمک زدایی آب، تولید نفت و گاز، و تجهیزات تولید انرژی هم استفاده گردد.
بطور خلاصه، راه های زیادی برای مواجهه با این مشکل وجود دارد، همچون استفاده از سختی گیرهای آب، بازدارنده های رسوب گیری مبتنی بر مواد شیمیایی که هدفشان جلوگیری از تجمع مواد معدنی است و استفاده از مواد تخصصی برای ساخت لوله یا پوشش دادن داخل لوله ها. اما همه این شیوه ها یک ایراد یا محدودیت خاص خویش را دارند.
منبع: neopedia.ir
این مطلب نئوپدیا را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب