Inžinierius, kuris baigė kečupo butelių mūšį

KENAS RICHARDSONAS

Prasidėjo nuo butelio medaus.

Kripa Varanasi ir jo žmona Manasa buvo namuose ir bandė pagaminti užkandį jų mažamečiui sūnui. Jai buvo sunku išmesti medaus šaukštu, nes buvo nusivylusi, kaip sunku iš indo dugno išgauti paskutinius lipnaus saldumo gabalėlius. Galiausiai ji atsisuko į savo vyrą. Jūs dirbate slidžius dalykus, sakė ji. Kodėl negalite pagaminti slidaus butelio?

Varanasi, mechanikos inžinerijos docentas, sako, kad iš karto suprato, kad tai buvo tik idėja, kurios jis ieškojo: man atrodė, tai nuostabu!

Jiedu diskutavo apie naujos įmonės detales, kurią jis ir vienas iš jo studentų Davidas Smithas ką tik pradėjo komercializuoti išradimą, kurį jie sukūrė kaip Smitho daktaro disertacijos dalį. Radę būdą, kaip padaryti labai slidžius paviršius, jie ieškojo realaus pritaikymo. Tačiau idėjos, kurias jie sugalvojo, tiesiog nepadėjo – kol Manasa nepataikė į medaus indelį.

Po penkerių metų ši bendrovė, pavadinta LiquiGlide, ką tik uždarė savo antrąjį rizikos kapitalo etapą – iš viso finansavo daugiau nei 24 mln. Ir jau „LiquiGlide“ yra sudariusi sutartis su daugiau nei 70 įmonių, siekdama tiekti į rinką įvairias slidžių dangų versijas, kai kurios iš jų maistinės, kečupo ir klijų buteliukais, kosmetikos indeliais, dažų skardinėmis, maišymo kubilais agrocheminėms medžiagoms ir kt. .

Pastaruoju metu Varanasis buvo gana pabėgęs. Jis taip pat įkūrė antrą įmonę, kurios darbas su dideliais pramonės partneriais gali sumažinti pasaulio anglies dvideginio išmetimą. Vaizdo įrašas, kuriame vaizduojamas „LiquiGlide“ išradimas, kuriame kečupas be vargo slysta iš butelio, „YouTube“ buvo peržiūrėtas daugiau nei du trečdalius milijono kartų. Praėjusią savaitę jis buvo rodomas BBC, CNN, NBC ir kitose nacionalinėse bei tarptautinėse televizijose. Lapkritį jis ir jo žmona susilaukė antrojo vaiko, praėjus vos metams po to, kai įgijo MIT profesoriaus pareigas.

Kenas Richardsonas

Tačiau to pradinio slidaus išradimo koncepcija, kuri ir atvedė prie to Aha! akimirką, buvo kuriama metų metus.

Nuo vaikystės, užaugęs Haidarabade, Pietų Indijoje, Varanasis aistringai kūrė, sugalvojo ir sugalvojo, kaip viskas veikia. Būdamas fizikos mokytojos mamos ir elektros inžinieriaus tėvo vaikas bei dviejų mokytojų anūkas, jam netrūko mentorių ir dėstytojų, nes jis iš rinkinių kūrė elektronikos grandines, rijo matematikos knygas, kūrė projektus gamtos mokslų konkursams. Jis užsitarnavo trokštamą vietą vienoje iš elitinių šalies inžinerijos mokyklų IIT Madras, o iš ten išvyko į MIT ir 2004 m. įgijo mechanikos inžinerijos daktaro laipsnį. Po beveik penkerių metų darbo GE, 2009 m. jis grįžo į MIT. stoti į mechanikos inžinerijos fakultetą. Ir čia tikrai prasidėjo įžvalgos apie slidžius paviršius.

Norėjau turėti laboratoriją, kuri pagerintų daugelio pramonės šakų efektyvumą, sako Varanasi. Ir jis nujautė, kad dėmesys sąsajoms bus naudingas. Dirbdamas su realiomis problemomis įvairiose pramonės šakose, jis iš tikrųjų pastebėjo bendrą gijimą: neefektyvumas dažnai kyla dėl to, kaip medžiagos elgiasi sąsajose, vietose, kur kietas paviršius liečiasi su skysčiais, dujomis ar kitomis kietosiomis medžiagomis. . Pavyzdžiui, ant lėktuvo sparnų vandens garai virsta ledu, todėl padidėja svoris ir sumažėja keliamoji galia. Jėgainės kondensatoriuose karšti garai susilieja su vėsiais paviršiais ir ne itin efektyviai virsta skysčiu, kuris vėliau gali grįžti į katilą ir vėl išgaruoti. Vamzdynuose naftos ir dujų srautą gali sulėtinti ar net blokuoti sušalę metano hidratai, kurie prilimpa prie vamzdžių sienelių.

Varanasi nustatė, kad nedideli šių sąsajų pakeitimai gali turėti didelių rezultatų. Kad nebūtų užsikimšę vamzdynai ir apledėję lėktuvo sparnai, jam reikėjo būdo, kad vanduo ar kiti skysčiai nepriliptų prie paviršių. Taigi jis ir jo mokiniai pradėjo tiksliai nagrinėdami, kas vyksta šiose situacijose atominiu ir molekuliniu lygiu. Jie modeliavo, remdamiesi pagrindiniais fizikos dėsniais, o vėliau laboratorijoje mikroskopiškai ištyrė drėkinimo procesą.

Neleisti vandeniui prilipti prie paviršių apima savybę, vadinamą hidrofobiškumu (tiesiogine prasme, vandens baime) arba, kraštutiniu atveju, superhidrofobiškumu. Daugelis laboratorijų visame pasaulyje kuria superhidrofobinius paviršius, tačiau Varanasi ir jo komanda pastūmėjo šią savybę naujomis kryptimis. Jie pagamino paviršius, iš kurių išsiskiria daugybė skysčių, ir kitus, kurie išlieka labai patvarūs net ir atšiaurioje aplinkoje, pavyzdžiui, elektrinės, pilnos karštų garų.

Įžvalgos, kurios paleido „LiquiGlide“, atsirado palaipsniui. Varanasis nusprendė rasti būdą, kaip sukurti nuolat slidų paviršių, kurį būtų galima naudoti su įvairiais skysčiais. Problemą jis lygina su blyno kepimu ant grotelių: kad jis nepriliptų, keptuvę aptepate sluoksniu aliejaus, tačiau aliejaus reikia papildyti, kai pilate daugiau tešlos. O jei būtų būdas, kad aliejus liktų keptuvėje?

Čia atsirado pagrindinė fizika. Varanasi ir Smithas suprato, kad sukūrę pakankamai smulkios mikro- arba nanoskalės tekstūros paviršių, jie gali panaudoti kapiliarines jėgas – tą patį dalyką, kuris leidžia vandeniui pakilti per mažus vidinius medžio kanalus, kad išlaikytų lubrikantas patikimai įtaisytas. Ir tikrai, po daugybės eksperimentų su įvairiomis tekstūromis ir lubrikantais, jie rado derinius, kurie būtent tai ir pasiekė: paviršių buvo galima piešti įbrėžimu ar ėsdinimu (arba vėliau užpurškiant specialia danga), o po to sluoksnį. Aliejus ar kitas tepalas, užteptas ant to paviršiaus, būtų tvirtai pritvirtintas prie mažų plyšių. Tai veikė, o dangos pasirodė nuostabiai patvarios.

Kai jie patentavo šį procesą, pagrindinis dėmesys buvo skirtas kondensatorių dangoms garo jėgainėse. Jie išsiaiškino, kad priversdami tuos kondensatorius greičiau išleisti vandens lašelius, kai jie susidaro, jie galėtų pagerinti bendrą gamyklos efektyvumą. Net ir nedidelis patobulinimas galėtų žymiai sumažinti pasaulinį anglies dvideginio išmetimą.

Demonstracinėje demonstracijoje, kurioje rodomas dažų nutekėjimas iš standartinės nepadengtos dažų skardinės (kairėje) ir „LiquiGlide“ dengtos skardinės (dešinėje), nurodoma, kiek produkto atliekų būtų galima pašalinti didelėse dažų talpose.

Tačiau tai buvo kova, siekiant rasti klientų, norinčių mokėti už didelio masto įrengimą, kurio veikimas nebuvo įrodytas. Taigi jie pradėjo galvoti apie plataus vartojimo prekes. Ką jie galėjo padaryti su šiuo procesu, kuris nebuvo imlus kapitalui ir kurį būtų galima parduoti tiesiogiai?

Tada atėjo Manasos pasiūlymas. Mėginiai, kuriuos jie išbandė laboratorijoje, buvo lygūs paviršiai, ir jie tikrai negalvojo apie sudėtingų lenktų paviršių dengimą, tačiau šiek tiek daugiau padirbėję jie pastebėjo, kad jų procesas iš tiesų gali būti tinkamas konteineriams. Smithas paruošė demonstracijų rinkinį, naudodamas netoksiškus dengtus indus majonezui, medui, kečupui ir dantų pastai. Jis padarė trumpus vaizdo įrašus, demonstruodamas rezultatus, ir vienas iš jų greitai išplito.

Dantų pasta apdorotame inde (dešinėje) lengvai nuslysta į buteliuko dugną.

Kečupo butelis – indas, kuris puikiai išlaiko savo turinį, nepaisant daužymo, purtymo ir tvirkinimo – tikrai patraukė žmonių dėmesį. Ir su tokiu į vartotoją orientuotu požiūriu įmonė išsiplėtė.

Dabar „LiquiGlide“ išbando ir koreguoja pritaikytas savo dangų versijas, kad veiktų su įvairiais tirščiais, klampiais skysčiais. Tai gali būti naudinga, pavyzdžiui, dažų gamintojams, kurie praranda iki 30 procentų savo produkcijos, kai dažai prilimpa prie maišymo bakų ir turi būti nuplauti dideliu kiekiu vandens, kuris proceso metu užsiteršia.

Vien dažų pramonėje jie praranda apie 200 milijonų tonų gaminių ir išskiria milijonus galonų nuotekų, todėl dėl viso to iššvaistoma daug dolerių, sako Varanasi.

Ir tai tik vienas iš jo išradimais pagrįstų startuolių. Prieš trejus metus jis ir MIT asocijuota provostė Karen Gleason įkūrė kitą įmonę, pavadintą „DropWise“, kuri naudoja labai patvarų superhidrofobinį paviršių, skirtą kondensatoriams garo elektrinėse ir grubioje aplinkoje, pavyzdžiui, naftos ir dujų gręžimo operacijose. Dar viena įmonė yra pačioje ankstyviausioje stadijoje, vos kelių mėnesių senumo ir vis dar veikia slaptu režimu. Aš tikrai manau, kad mokslas yra būdas įgalinti dizainą. Ir aš manau, kad tai lėmė tai, sako Varanasi. Bet to galėjo ir nebūti, jei ne tas vienas erzinantis medaus indelis.

paslėpti