Mass transfer enhancement in continually replenished aerophilic surfaces
Notice bibliographique
Résumé
Absorption of gas in liquid media is an important step in applications ranging from environmental remediation to bioreactor design, yet it is often limited by slow interfacial mass transport. Here, we show how continually replenished aerophilic surfaces significantly enhance gas uptake across a gas–liquid interface. Similar to superhydrophobic surfaces, they feature hierarchical micro/nanotextures designed to retain a stable trapped gas layer underwater known as the plastron. We fabricate aerophilic surfaces with microcapsule features covered with nanoscopic pinning points and varying inter-feature spacings using laser ablation. Testing for CO2 uptake in a potassium hydroxide solution at near-neutral pH, we find that they attain 80% of the maximum saturation concentration within one hour, while conventional diffusion from an overhead CO2 atmosphere reaches only 20%. Using bromothymol blue colorimetry, we observe a 20-fold enhancement in the mass transfer rate from aerophilic surfaces compared to an equivalent planar gas–liquid interface with the same projected area. Counterintuitively, the enhanced mass transfer rate is not driven by an increase in interfacial area. Instead, it arises from a 24-fold increase in the liquid-side mass transfer coefficient, likely resulting from reduced resistance to mass transfer across the gas–liquid interface in the plastron. Environmental scanning electron microscopy confirms our plastron model of hemispherical gas caps pinned atop microtextures, with interfacial area calculations corroborating findings from colorimetry. These results highlight the potential of dynamically replenished aerophilic surfaces to overcome mass transport limitations in multiphase systems with gases and liquids, with potential applications in carbon capture and sustainable energy.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».