Inženieris, kurš beidza kečupa pudeļu cīņu

KENS RIČARDSONS

Tas sākās ar medus pudeli.

Kripa Varanasi un viņa sieva Manasa bija mājās, un viņa mēģināja pagatavot uzkodas viņu mazajam dēlam. Viņai bija grūti izvilkt medu ar karoti, jo bija sarūgtināts par to, cik grūti no trauka apakšas bija dabūt pēdējos lipīgā salduma gabaliņus. Beidzot viņa vērsās pie vīra. Jūs strādājat pie slidenām lietām, viņa teica. Kāpēc jūs nevarat izveidot slidenu pudeli?

Varanasi, mašīnbūves asociētais profesors, saka, ka viņš uzreiz zināja, ka tā bija tieši tā ideja, ko viņš bija meklējis: man šķita, ka tas ir lieliski!

Viņi abi apsprieda informāciju par jaunu uzņēmumu, kuru viņš un viens no viņa studentiem Deivids Smits tikko bija uzsākuši, lai komercializētu izgudrojumu, ko viņi bija izstrādājuši Smita promocijas darba ietvaros. Pēc tam, kad viņi atrada veidu, kā padarīt ļoti slidenas virsmas, viņi meklēja reālu pielietojumu. Taču idejas, ko viņi nāca klajā, vienkārši nemainījās — līdz Manasa trāpīja pa medus burku.

Piecus gadus vēlāk šis uzņēmums, ko sauc par LiquiGlide, tikko ir noslēdzis savu otro riska kapitāla kārtu, kopumā finansējot vairāk nekā 24 miljonus ASV dolāru. Un jau LiquiGlide ir noslēguši līgumus ar vairāk nekā 70 uzņēmumiem, lai tirgū laistu dažādas slideno pārklājumu versijas, dažas no tām pārtikas kvalitātes, izmantojot kečupa un līmes pudeles, kosmētikas burkas, krāsu bundžas, maisīšanas tvertnes agroķīmiskiem produktiem un daudz ko citu. .

Pēdējā laikā Varanasi ir bijis diezgan skrējiens. Viņš ir arī nodibinājis otru uzņēmumu, kura darbs ar lieliem industriālajiem partneriem ir gatavs samazināt pasaules oglekļa emisijas. Videoklips, kurā attēlots LiquiGlide izgudrojums, kurā redzams, kā kečups bez piepūles izslīd no pudeles, vietnē YouTube ir skatīts vairāk nekā divas trešdaļas miljonu reižu. Pēdējās nedēļas laikā viņš tika rādīts BBC, CNN, NBC un citos valsts un starptautiskā mērogā. Un viņam un viņa sievai novembrī piedzima otrais bērns, tikai gadu pēc tam, kad viņš ieguva MIT profesora amatu.

Kens Ričardsons

Taču šī sākotnējā slidenā izgudrojuma koncepcija, kas noveda pie tā, ka Aha! brīdis, bija tapšanas gadi.

Kopš bērnības, kad viņš uzauga Haidarabadā, Indijas dienvidos, Varanasi ir aizrautīgi izdomāt, izgudrot un izdomāt, kā lietas darbojas. Būdams fizikas skolotājas mātes un elektroinženiera tēva bērnam un divu skolotāju mazdēlam, viņam netrūka mentoru un pasniedzēju, jo viņš no komplektiem veidoja elektronikas shēmas, ēda matemātikas grāmatas un veidoja projektus dabaszinātņu konkursiem. Viņš ieguva iekārojamu vietu vienā no valsts elitārajām inženierzinātņu skolām IIT Madras, un no turienes viņš devās uz MIT, 2004. gadā iegūstot doktora grādu mašīnbūvē. Pēc gandrīz piecus gadus ilgas darba GE, viņš atgriezās MIT 2009. gadā. iestāties mašīnbūves fakultātē. Un tur īsti sākās ieskats par slidenām virsmām.

Es gribēju izveidot laboratoriju, kas uzlabos efektivitāti daudzās nozarēs, saka Varanasi. Un viņam bija nojausma, ka koncentrēšanās uz saskarnēm izrādīsies noderīga. Strādājot pie reālām problēmām dažādās nozarēs, viņš patiešām sāka pamanīt kopīgu pavedienu: neefektivitāte bieži radās no tā, kā materiāli uzvedas saskarnēs, vietās, kur cieta virsma saskaras ar šķidrumiem, gāzēm vai citām cietām vielām. . Piemēram, uz lidmašīnas spārniem ūdens tvaiki pārvēršas ledū, palielinot svaru un samazinot celtspēju. Elektrostacijas kondensatoros karstais tvaiks saskaras ar vēsām virsmām, lai ne pārāk efektīvi pārvērstos šķidrumā, kas pēc tam var nonākt atpakaļ katlā, lai to atkārtoti iztvaicētu. Cauruļvados naftas un gāzes plūsmu var palēnināt vai pat bloķēt sasaluši metāna hidrāti, kas pielīp pie cauruļu sienām.

Varanasi atklāja, ka nelielām izmaiņām šajās saskarnēs var būt lieli rezultāti. Lai novērstu cauruļvadu aizsērēšanu un apledojušos lidmašīnas spārnus, viņam bija nepieciešams veids, kā novērst ūdens vai citu šķidrumu pielipšanu virsmām. Tāpēc viņš un viņa skolēni sāka, pārbaudot, kas tieši notiek šajās situācijās atomu un molekulārā līmenī. Viņi veica modelēšanu, pamatojoties uz fizikas pamatlikumiem, un pēc tam laboratorijā mikroskopiski pētīja mitrināšanas procesu.

Lai ūdens neliptu pie virsmām, ir nepieciešama īpašība, ko sauc par hidrofobitāti (burtiski, bailes no ūdens) vai, ekstrēmākā veidā, superhidrofobitāti. Daudzas laboratorijas visā pasaulē strādā pie superhidrofobisku virsmu izstrādes, taču Varanasi un viņa komanda ir virzījuši šo īpašumu jaunos virzienos. Viņi ir izgatavojuši virsmas, no kurām izplūst dažāda veida šķidrumi, un citas, kas joprojām ir ļoti izturīgas pat skarbā vidē, piemēram, spēkstacijās, kas ir pilnas ar karstu tvaiku.

Atziņas, kas uzsāka LiquiGlide, radās pakāpeniski. Varanasi nolēma atrast veidu, kā izveidot vienmēr slidenu virsmu, ko varētu izmantot ar dažādiem šķidrumiem. Problēmu viņš salīdzina ar pankūkas gatavošanu uz režģa: lai tā neliptu, pannu pārklāj ar eļļas kārtu, bet eļļa ir jāpapildina, pievienojot vairāk mīklas. Ko darīt, ja būtu veids, kā panākt, lai eļļa paliktu pannā?

Šeit ienāca pamata fizika. Varanasi un Smits saprata, ka, izveidojot virsmu ar pietiekami smalku mikromēroga vai nanomēroga tekstūru, viņi var izmantot kapilāros spēkus — to pašu, kas ļauj ūdenim pacelties koka mazajās iekšējās ejās —, lai noturētu virsmu. smērviela droši savā vietā. Un, protams, pēc daudziem eksperimentiem ar dažāda veida tekstūrām un smērvielām, viņi atrada kombinācijas, kas panāca tieši to: viņi varēja noformēt virsmu, iegremdējot vai kodinot (vai vēlāk, izsmidzinot īpašu pārklājumu), un pēc tam slāni. eļļa vai cita smērviela, kas uzklāta uz šīs virsmas, būtu stingri noenkurota savā vietā tās mazajās spraugās. Tas strādāja, un pārklājumi izrādījās pārsteidzoši izturīgi.

Kad viņi patentēja šo procesu, pirmā uzmanība tika pievērsta kondensatoru pārklājumiem tvaika spēkstacijās. Viņi saprata, ka, liekot šiem kondensatoriem ātrāk izdalīt ūdens pilienus, kad tie veidojas, tie varētu uzlabot iekārtas kopējo efektivitāti. Pat neliels uzlabojums varētu ievērojami samazināt globālās oglekļa emisijas.

Demonstrācija, kurā parādīta krāsas iztukšošana no standarta nepārklātas krāsas kannas (pa kreisi) un ar LiquiGlide pārklātas kannas (pa labi), liecina, cik daudz produkta atkritumu varētu novērst lielās krāsas tvertnēs.

Taču izrādījās, ka tā bija kalnup cīņa, lai atrastu klientus, kuri būtu gatavi maksāt par liela mēroga instalāciju, kuras darbība nebija pierādīta. Tāpēc viņi sāka domāt par patēriņa precēm. Ko viņi varētu panākt ar šo procesu, kas nebija kapitālietilpīgs un ko varēja tieši pārdot?

Tieši tad nāca Manasa ieteikums. Paraugi, kurus viņi pārbaudīja laboratorijā, bija plakanas virsmas, un viņi nebija daudz domājuši par sarežģītu izliektu virsmu pārklāšanu, taču, nedaudz vairāk strādājot, viņi atklāja, ka viņu process patiešām varētu darboties traukiem. Smits sagatavoja demonstrāciju komplektu, izmantojot netoksiskus pārklājumus majonēzei, medum, kečupam un zobu pastai. Viņš izveidoja īsus videoklipus, demonstrējot rezultātus, un viens no tiem ātri izplatījās.

Zobu pasta apstrādātā traukā (pa labi) viegli noslīd līdz pudeles apakšai.

Kečupa pudele — trauks, kas lieliski saglabā savu saturu, neskatoties uz dauzīšanu, kratīšanu un pierunāšanu — bija tas, kas patiešām piesaistīja cilvēku uzmanību. Un ar šo uz patērētāju orientēto pieeju uzņēmums izvērsās.

Tagad LiquiGlide pārbauda un pielāgo savu pārklājumu pielāgotās versijas, lai tās darbotos ar dažādiem bieziem, viskoziem šķidrumiem. Tas varētu būt noderīgi, piemēram, krāsu ražotājiem, kuri zaudē līdz pat 30 procentiem no ražošanas apjoma, kad krāsa pielīp pie maisīšanas tvertnēm un ir jānomazgā ar lielu ūdens daudzumu, kas procesā kļūst piesārņots.

Krāsu rūpniecībā vien tie zaudē aptuveni 200 miljonus tonnu produktu un rada miljoniem galonu notekūdeņu, tāpēc tas viss kopā rada daudz izšķērdētu dolāru, saka Varanasi.

Un tas ir tikai viens no viņa uz izgudrojumiem balstītajiem jaunizveidojumiem. Pirms trim gadiem viņš un MIT asociētais provosts Kārens Glīsons izveidoja citu uzņēmumu DropWise, kas izmanto ļoti izturīgu superhidrofobu virsmu, kas paredzēta kondensatoriem tvaika spēkstacijās un skarbās vidēs, piemēram, naftas un gāzes urbšanas operācijās. Vēl viens uzņēmums ir savā agrīnajā stadijā, tikai dažus mēnešus vecs un joprojām darbojas slepenā režīmā. Es patiešām domāju par zinātni kā veidu, kā iespējot dizainu. Un es domāju, ka tieši tāpēc tas notika, saka Varanasi. Bet tas, iespējams, nebūtu noticis, ja nebūtu bijusi šī kaitinošā medus burka.

paslēpties