Inžinieriai sukūrė neįtikėtinai mažą variklį, bet nežino, kaip jis veikia

Varikliai buvo varomoji pasaulio industrializacijos jėga – sunku būtų prisiminti inžinerinę inovaciją, kuri pasaulį būtų pakeitusi labiau, rašo technologyreview.com.

Šiandienos tendencijos skatina kurti vis mažesnius, efektyvesnius variklius: egzistuoja kavos puodelio dydžio reaktyvinių variklių, varančių autonominius skraidymo aparatus ir galingų elektrinių variklių, kurie iš vaikiškų sraigtasparnių išspaustų kur kas daugiau nei buvo įmanoma prieš 10 metų.

Yra pagrindo manyti, kad vidaus degimo variklis nesumažės labiau, nei dabar, kadangi mažėjant  jo dydžiui smarkiai krenta ir efektyvumas, dėl greičiau iššvaistomos šilumos. Tai yra neišvengiamas paviršiaus ploto ir tūrio keitimosi rezultatas, kuomet ir vienas ir kitas mažėja. Dėl tos pačios priežasties pelėms labai sunku išlaikyti kūno šilumą, o drambliams – atvirkščiai, sunku atsivėsinti.

Taigi, dauguma mikrovariklių galią generuoja pasitelkiant kitokius efektus. Jie skaidomi į dvi pagrindines kategorijas: šilumines jėgas, kurios būna lėtos ir elektrostatines jėgas, kurios paprastai būna silpnos. Užduotis inžinieriams: sukurti kažką stipresnio ir greitesnio.

Nyderlandų Tventės universiteto mokslininkas Vitalijus Svetlovojus trečiadienį paskelbė atradęs visiškai naują mechanizmą, kuris mikroskopiniame lygmenyje greitai generuoja didelę galią. Ir nors mokslininkai iki šiol savo variklio veikimo mechanizmo neperprato, jie įsitikinę, kad jo pagrindas – vandens disociacija į deguonį ir vandenilį bei vėlesnė šių elementų rekombinacija į vandenį.

Mokslininkai netgi sukūrė šį reiškinį demonstruojantį mikrovariklį: „Šis aktyvatorius – tai pirmas žingsnis į iš tiesų mikroskopinius degimo variklius“, - tikina išradimo autoriai.

Naujojo mikrovariklio konstrukcija yra iš esmės nesudėtinga. Ją sudaro nedidelė vandens pripildyta kamera ir į grandinę sujungtų elektrodų pora. Paleidus srovę per elektrodus vanduo disocijuoja į vandenilį bei deguonį, kurie sudaro nanoburbuliukus.

Nors burbuliukai yra neįžiūrimi, kameros viduje smarkiai padidėja slėgis, todėl jos membrana iš vienos pusės deformuojasi. Tai ir generuoja galią.

Nutraukus elektros srovę, staigiai krenta ir slėgi. Tiesą sakant, jis krenta taip staigia, jog mokslininkams beliko krapštytis galvą: jie nežino dėl ko taip yra. Tai be jokios abejonės yra per greitai tokiam įprastiniam procesui, kaip dujų difuzijai iš kameros ar jų ištirpimui vandenyje.

V. Svetlovojus ir jo kolegos įtaria, kad įjungus srovę susidariusiuose vandenilio ir deguonies burbuliukuose įvyksta savaiminis degimas, kurio metu susidaro vanduo. Būtent dėl degimo ir dujų virtimo skysčiu taip staigiai krenta slėgis variklio viduje.

Koks bebūtų šio variklio veikimo mechanizmas, mokslininkai, 50 Khz dažniu įjunginėdami ir išjunginėdami srovę sukūrė variklį: tokios srovės charakteristikos sukuria nuolatinį burbuliukų srautą ir variklio membranos vibravimą, kuris gali atlikti naudingą darbą.

Giliau panagrinėti Tventės universiteto mokslininkų ir inžinierių darbą galima čia.