MITが少ないエネルギーで水を沸騰させる方法を発見

水を沸騰させるには熱を加える必要があることは誰でも知っているが、その為に必要なエネルギーが少なくなるとしたらどうだろう?今回新たにマサチューセッツ工科大学(MIT)の研究者達によって、より少ないエネルギーで水を沸騰させる方法が発表された。これは、水を入れる容器内部に新たな表面処理を施すことによって実現している。

鍋などの容器に入れた水が沸騰点に近づくと、容器の底に無数の気泡が発生する。この気泡の数が多いほど沸騰の効率は高くなるが、これはあくまで目安である。

気泡が密集して底面に連続した蒸気膜ができると、この蒸気膜が容器の表面から液体である水への熱の伝達を遅らせる要因になる。その結果、水を完全に沸騰させるのに、より多くの時間とエネルギーが必要になるのだ。

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特殊な表面処理(出典:MIT)

MITの研究チームは、博士研究員のSong Youngsup氏とEvelyn Wang教授を中心に、蒸気膜の形成を避けながら気泡の形成を最大化することに取り組んだ。そのために、お湯を沸かす容器の底の内面に塗布する特殊な処理剤を作製した。この処理剤には、3つの効果があるという。

まず、表面に微細な凹みの配列を配置する。各凹みは幅10マイクロメートル、間隔約2ミリとなるが、この凹みが、気泡の形成・固定点となって、気泡が互いに広がらないように固定される。

次に、凹みの表面には、ナノスケールの隆起が施されている。この構造によって加熱される表面積が増え、液体の水が蒸発して気泡となる速度が速くなる。

さらに、凹みの中には小さな柱が1本1本入っている。この柱が吸水効果を発揮し、水を凹みまで引き寄せ、沸騰面と気泡の間に絶えず液膜を形成するのだ。これにより、気泡内の蒸気に熱を奪われることなく、常に液状の水を加熱することができ、沸騰効率が高まるという。

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表面処理を施したプレートによる沸騰作用(出典:MIT)

現在はまだ小規模な実験しか行われていないため、さらに研究を進める必要がある。しかし、開発が進めば、蒸気で発電したり、電子機器を冷やしたりといった応用が期待されるという。もちろん、コーヒーを淹れるお湯を沸かす時間も短縮できるはずだ。

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この記事を書いた人

TEXAL管理人。学校の授業でMS-DOSを使っていたくらいの年代。Windows95の登場で衝撃を受け、テクノロジー業界に興味を持つ。以来ガジェット・ゲーム情報を追い続けてうん十年。大学では物理を専攻していたこともあり、物理・宇宙関係の話題も大好き。

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