Quantumrun

VAIZDO KREDITAS:

iStock

Apsaugos nuo dulkių technologija: nuo kosmoso tyrinėjimų iki tvarios energijos

Dulkėms atsparūs paviršiai gali būti naudingi įvairioms pramonės šakoms, įskaitant elektroniką, kosmoso tyrimus ir išmaniuosius namus.

Autorius:
autoriaus vardas
Quantumrun Foresight
Rugsėjis 15, 2023

Įžvalgos santrauka

Teksaso universiteto Ostine mokslininkai sukūrė apsaugos nuo dulkių technologiją, kurioje naudojamas nanokalimas ir nano įspaudas. Ši plėtra turi įtakos kosmoso tyrinėjimams, saulės energijai, elektronikai, plataus vartojimo prekėms ir statyboms, todėl gali sumažėti reguliaraus valymo poreikis ir sutaupyti išlaidų. Platesnis apsaugos nuo dulkių technologijos poveikis apima medžiagų mokslo pažangos sumažėjimą, naujas pramonės šakas ir rinkas bei integraciją į išmaniuosius namus ir pastatus.

Apsaugos nuo dulkių technologijos kontekstas

Remdami NASA finansavimu, Teksaso universiteto Ostine mokslininkai, bendradarbiaudami su gamybos startuoliu Smart Material Solutions, sukūrė metodą, kuris trukdytų dulkėms prilipti prie paviršių. Ši technika sujungia du gamybos procesus - nanokaliavimą ir nano įspaudimą, kad būtų sukurtas mažų piramidžių modelis ant anksčiau plokščios medžiagos. Šios mažos iškyšos trukdo dulkių dalelėms prisitvirtinti prie medžiagos, todėl jos nuslysta.

Norėdami parodyti savo dulkes atstumiančią technologiją, mokslininkai plokščią paviršių ir vieną iš specialiai sukurtų paviršių padengė imituotomis mėnulio dulkėmis. Tada jie pastatė paviršius vertikaliai, kad birios dulkės nukristų ant grindų. Apžiūrėję paviršius, jie nustatė, kad lygaus paviršiaus 35 procentai jo ploto buvo padengti dulkėmis, o inžinerinis paviršius – tik 2 procentus dulkių.

Yra dvi pagrindinės priežastys, dėl kurių dulkės prilimpa prie paviršių: van der Waals jėgos ir statinė elektra. Labai svarbu sukurti dulkėms atsparius paviršius su mažomis van der Waals jėgomis, o tai reiškia silpną sukibimą tarp paviršiaus ir dulkių dalelių. Tokiu būdu dulkių daleles gali pašalinti išorinės jėgos, o ne tik vandens lašeliai. Yra du būdai, kaip sumažinti van der Waalso jėgas. Vienas iš jų yra sukurti mažas konstrukcijas, kad sumažintų dulkių ir stiklo paviršių sąlyčio plotą, o kitas - sumažinti stiklo paviršiaus energiją. Antistatiniai paviršiai padeda sumažinti dulkių kaupimąsi, nes susilpnina statinę elektros energiją tarp dulkių dalelių ir paviršiaus.

Trikdantis poveikis

Ši technologija ne tik padeda būsimiems NASA marsaeigiams kovoti su kosminėmis dulkėmis, bet ir gali būti naudojama kuriant nuo dulkių apsaugančias saulės baterijas, skirtas naudoti Žemėje, padidinant jų efektyvumą be rankinio valymo – tai auga saulės energijos sąnaudos. Paviršių ir medžiagų apsauga nuo dulkių gali sumažinti poreikį reguliariai valyti, todėl sumažės valymo priemonių ir paslaugų paklausa. Vartojimo supakuotoms prekėms taip pat gali būti naudingos apsaugos nuo dulkių technologijos, ypač maisto produktams ir vaistams. Ši plėtra gali pagerinti klientų, ypač alergiškų dulkėms ir kitų susijusių kvėpavimo takų ligų, sveikatą.

Kita pramonės šaka, kurią gali sutrikdyti apsaugos nuo dulkių technologija, yra elektronika. Ant elektroninių komponentų susikaupusios dulkės gali sugadinti, todėl gali sumažėti veikimas ir sutrumpėti tarnavimo laikas. Apsauginės nuo dulkių dangos gali sumažinti pakeitimų poreikį ir turėti įtakos elektroninių komponentų tiekimo grandinei.

Galiausiai, apsaugos nuo dulkių technologija taip pat gali turėti didelį poveikį statybų ir statybinių medžiagų pramonei. Ant statybinių medžiagų susikaupusios dulkės gali pablogėti ir laikui bėgant paveikti jų veikimą. Statybinių medžiagų apsauga nuo dulkių gali padėti sumažinti reikalingą priežiūrą, todėl pastatų savininkai gali sutaupyti išlaidų. Tačiau tai taip pat gali turėti įtakos statybinių medžiagų pramonei, nes dėl sumažėjusios paklausos gali sumažėti gamyba ir gali būti prarastos darbo vietos.

Apsaugos nuo dulkių technologijos pasekmės

Platesnės apsaugos nuo dulkių technologijos pasekmės gali apimti:

Dulkių taršos mažinimas, oro kokybės gerinimas ir sveikatos problemų, susijusių su kvėpavimo sutrikimais, mažinimas. Ši plėtra taip pat galėtų sumažinti natūraliose ekosistemose besikaupiančių dulkių kiekį, jas išsaugoti ir potencialiai sumažinti laukinių gaisrų riziką.
Medžiagų mokslo pažanga, nes mokslininkai tiria naujus būdus, kaip padaryti paviršius mažiau jautrius besikaupiančioms dulkėms. Dėl to gali atsirasti naujų produktų, pavyzdžiui, savaime išsivalančių langų.
Naujos pramonės šakos ir produktų bei paslaugų, susijusių su dulkių prevencija ir pašalinimu, rinkos.
Sumažėjęs rankų darbo poreikis atliekant valymo ir priežiūros darbus, todėl šiuose sektoriuose prarandama darbo vietų.
Sumažėjęs dulkių kaupimasis ant saulės baterijų gali pagerinti jų efektyvumą, todėl saulės energija bus geriau sunaudota ir šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisija sumažėtų.
Apsaugos nuo dulkių technologijos integruojamos į išmaniuosius namus ir pastatus, leidžiančios automatiškai pašalinti dulkes ir prižiūrėti. Ši funkcija gali padidinti energijos vartojimo efektyvumą ir sumažinti išlaidas, susijusias su rankiniu valymu.