“Как и многие другие достижения в области наноматериалов, наше открытие было полностью неожиданным, — заявил руководитель группы исследователей Никхил Кораткар (Nikhil A. Koratkar). — Увеличение эффективности кипения является результатом интересного взаимодействия между поверхностями обработанного металла в микро и наномасштабе. Потенциал этого открытия обширный и захватывающий, и мы горим желанием продолжать свои разработки в этом вопросе».Что же сделали экспериментаторы? После длительных исследований, ученые разместили на поверхности сосуда лес из наностержней, выполненных из меди. Дно в данном случае также было медным. Ученые выяснили, что эффективность нагрева воды в таком сосуде растет благодаря кардинальному увеличению площади поверхности дна (сходный прием, кстати, позволил поднять эффективность солнечных батарей и создать покрытие, отражающее всего 0,1 % падающего света). Однако главный эффект тут заключается совсем в другом. Кипение, то есть изменение фазы при переходе от жидкости к пару, требует наличия интерфейса между H2O и воздухом. В котле существуют две такие границы: вверху, где вода соприкасается с воздухом в комнате, и в основании, где вода может найти крошечные пузырьки воздуха, попавшие через микротрещины и прочие дефекты поверхности металлического дна. Даже когда большая часть воды в обычном котле достигает температуры 100 °С, она не может кипеть, потому что в глубине нет никакой границы с воздухом, который мог бы облегчить жидкости изменение фазы. Лишь микродефекты металла позволяют начать «цепную реакцию» формирования пузырьков пара. Именно такой интерфейс воздух/вода обеспечивает дно, покрытое мириадами наностержней. В их «путанице» воздух первоначально попадает в ловушку. После заполнения сосуда водой и доведения ее до температуры кипения, этот воздух постоянно пополняет собой воздушные микрокарманы на поверхности дна, то есть те точки, в которых и происходит начальная генерация микропузырьков, заполняемых паром и устремляющихся к поверхности воды. В случае обычного котла после всплывания первого пузырька данная конкретная точка дна (скажем, микроямка) заполняется водой и больше пар не генерирует. Нанолес из медных стерженьков предотвращает затопление таких важных точек, потому парообразование идет непрерывно, а сосуд с новым покрытием генерирует большое количество пузырьков пара по всей поверхности дна и с высоким темпом. Кораткар подчеркивает, что открытое явление, по сути, представляет собой синергетический эффект: ни микро, ни наноструктура дна по отдельности не могут обеспечить сильное кипение жидкости. Нанолес слишком мал, чтобы служить хорошим генератором начальных пузырьков, а микрорельеф дна может неплохо выдавать пар, но быстро заполняется окружающей водой. Зато, работая совместно, эти две разные по масштабу структуры выдают потрясающий результат: с новым покрытием активность и плотность образования пузырьков, по словам ученых, выросла в 30 раз против сосуда с медным дном обычного типа. Так как кипение является основным средством теплоотдачи, которое, выпуская пар в атмосферу, отдает тепло, это новое открытие позволит этому процессу в ближайшем будущем стать значительно эффективнее и быстрее, что поможет промышленным предприятиям экономить средства. Увеличение эффективности парообразования благодаря исследованиям ученых снизить эксплуатационные затраты промышленного оборудования. Котлы с обработанным дном способны на порядок сократить время и энергоресурсы предприятия, необходимые для доведения воды до кипения. Правда, о возможных способах нанесения нанолеса на действительно крупные поверхности ученые пока ничего не говорят.