為了更好地掌握“滑”顆粒如何更好地通過(guò)流體輸送系統(tǒng)(例如供應(yīng)飲用水的系統(tǒng))移動(dòng)，內(nèi)布拉斯加州工程研究人員正在尋求改善未來(lái)在環(huán)境和能源系統(tǒng)中的應(yīng)用，這些系統(tǒng)對(duì)我們?nèi)粘Ｉ钪陵P(guān)重要。

Jae Sung Park和Yusong Li正在研究一項(xiàng)為期三年，418，120美元的國(guó)家科學(xué)基金會(huì)撥款，以了解小顆粒 - 一些小于10微米(大約是人類頭發(fā)寬度的十分之一) - 如何更好地通過(guò)運(yùn)輸系統(tǒng)中的受限流體流動(dòng)，例如管道。

了解這些機(jī)制可以提高減輕地下水和廢水污染的效率，以及從現(xiàn)有油井中提取石油的更便宜的方法。

Park是機(jī)械和材料工程助理教授，他將開發(fā)計(jì)算機(jī)模型和模擬，以預(yù)測(cè)粒子在這些受限流動(dòng)中的移動(dòng)方式。

土木與環(huán)境工程教授李將進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以可視化粒子沿路徑的運(yùn)動(dòng)和變形。

“這是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的項(xiàng)目，從一個(gè)簡(jiǎn)單的想法來(lái)看，但它有點(diǎn)棘手，”Park說(shuō)。“一旦我們知道并理解這些光滑顆粒如何更好地通過(guò)管道移動(dòng)，這將是創(chuàng)造社會(huì)和技術(shù)影響的重要一步。

靈感來(lái)自微生物污染物 - 如大腸桿菌，隱孢子蟲和大腸菌群 - 它們往往具有疏水或“光滑”的表面。Park和Li希望通過(guò)涂覆微粒使它們變得光滑并將它們放入通過(guò)管道移動(dòng)的水中來(lái)了解這一過(guò)程。

“疏水顆粒的運(yùn)輸可以成為為人類健康和發(fā)展開發(fā)可持續(xù)資源的重要一步的工具，”Park說(shuō)。“最大的問(wèn)題是大多數(shù)顆粒不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間傳播，因?yàn)?管道的)壁會(huì)變臟和粘稠，這會(huì)減慢它們的運(yùn)動(dòng)速度。

“通過(guò)使顆粒表面變得光滑，就像地下水和廢水中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的病原體一樣，或者在提高石油采收率中用作示蹤劑顆粒的二氧化硅，我們可以知道它們更有可能集中在哪里，這將使收集和去除這些顆粒變得更加容易。

Park說(shuō)，研究人員認(rèn)為，那些更集中的區(qū)域?qū)⒏拷艿赖闹行?，那里的阻力較小。這可能導(dǎo)致開發(fā)地下水或地下水系統(tǒng)最佳水管理做法的技術(shù)。

Park說(shuō)，這項(xiàng)研究還可能導(dǎo)致將二氧化硅示蹤劑顆粒注入系統(tǒng)的表面涂層，以監(jiān)測(cè)流量。這種應(yīng)用可以提高長(zhǎng)期運(yùn)輸穩(wěn)定性，同時(shí)最大限度地減少無(wú)法從油中去除或被油箱吸收的二氧化硅量。

該項(xiàng)目還將促進(jìn)廣泛的外展活動(dòng)，例如針對(duì)農(nóng)村地區(qū)的移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室和彌合K-12教育中的城鄉(xiāng)差距。

“這是邁向可持續(xù)資源的重要一步，有利于人類健康，福祉和社會(huì)效益，”Park說(shuō)。