La potente promessa di un nuovo e sconcertante motore a combustione microscopica

I motori hanno svolto un ruolo cruciale nell'industrializzazione del mondo. È difficile pensare a un'innovazione che abbia avuto un impatto maggiore.

La tendenza oggi è verso motori più piccoli ed efficienti. Ci sono motori a reazione delle dimensioni di tazzine da caffè che alimentano aerei autonomi e potenti motori elettrici che rendono gli elicotteri per bambini più utili di qualsiasi cosa fosse possibile solo 10 anni fa.

Ma ci sono buone ragioni per pensare che è improbabile che i motori a combustione diventino molto più piccoli in tempi brevi. I motori a combustione diventano estremamente inefficienti man mano che diventano più piccoli perché il calore si disperde più velocemente. Questo è il risultato inevitabile del modo in cui il volume e l'area della superficie cambiano l'uno rispetto all'altro man mano che le cose si riducono. (Lo stesso effetto è il motivo per cui i topi hanno difficoltà a stare al caldo mentre gli elefanti hanno difficoltà a rinfrescarsi.)

Quindi la maggior parte dei microattuatori si basa su altri effetti per produrre forza. Ci sono due categorie principali: le forze termiche, che tendono ad essere lente, e le forze elettrostatiche, che tendono ad essere deboli. Quello che serve è qualcosa di più forte e veloce.

Oggi, Vitaly Svetovoy dell'Università di Twente afferma di aver scoperto un meccanismo completamente nuovo per produrre forze su microscala che sono sia potenti che veloci. E sebbene non comprendano ancora appieno questo meccanismo, credono che sia basato sulla dissociazione dell'acqua in idrogeno e ossigeno e sulla sua ricombinazione in acqua.

Questi ragazzi hanno persino costruito un micromotore che dimostra il fenomeno. Questo attuatore è il primo passo verso motori a combustione veramente microscopici, dicono.

Il nuovo motore a microcombustione è semplice in linea di principio. Consiste in una minuscola camera piena d'acqua e contenente una coppia di elettrodi collegati a un circuito. Il passaggio di una corrente attraverso il circuito fa sì che l'acqua si dissocia in ossigeno e idrogeno, che quindi formano nanobolle.

Sebbene queste bolle siano troppo piccole per essere visibili, il volume del gas aumenta notevolmente la pressione nella camera, causando la deformazione di una membrana a un'estremità. Questo è ciò che genera la forza.

Quando la corrente si interrompe, la pressione scende rapidamente. Così rapidamente, infatti, che i ricercatori non sono del tutto sicuri del perché. È sicuramente troppo veloce per i processi convenzionali come il gas che si diffonde fuori dalla camera o si dissolve nel liquido.

Ma Svetovoy e pensano di sapere cosa sta succedendo. La loro idea è che quando la corrente viene interrotta, l'idrogeno e l'ossigeno nelle nanobolle bruciano spontaneamente, ritrasformandosi in acqua. È questa combustione e la rimozione del gas che provocano la caduta così rapida della pressione.

Qualunque sia il meccanismo, applicano una tensione/corrente alternata a 50 KHz per creare il loro motore. Ciò produce una fonte costante di bolle per la combustione e provoca una vibrazione avanti e indietro della membrana, che può essere utilizzata per svolgere il lavoro. Ecco! Un microscopico motore a combustione.

È uno sviluppo entusiasmante che promette una miriade di possibilità. Svetovoy e compagni non descrivono alcuna potenziale applicazione per i loro nuovi motori a microcombustione, quindi lo lascerò ai lettori di Revisione della tecnologia del MIT . Idee, per favore, nella sezione commenti qui sotto.

Rif: http://arxiv.org/abs/1402.7101 : Nuovo tipo di micromotore che utilizza la combustione interna di idrogeno e ossigeno

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