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Enregistrement W7006928534

Zinc Oxide Nanoporous Superhydrophilic Surfaces: A Synthesis of Experimental Durability Testing and Droplet Vaporization Model Development Using Machine Learning Methods

2021· other· en· W7006928534 sur OpenAlexfundno aff

Notice bibliographique

RevueeScholarship (California Digital Library) · 2021
Typeother
Langueen
Domaine
Thématique
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesCanada Excellence Research Chairs, Government of Canada
Mots-clésSuperhydrophilicityVaporizationNanopillarNanoporousSandpaperDurabilityContact angleWettingPorosityZinc
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Experimental results demonstrate that droplet vaporization on metal surfaces can be significantly enhanced with the application of a nanoporous, superhydrophilic surface coating. A thin layer of ZnO nanopillars can be easily seeded and grown on most metallic surfaces to achieve nanoscale pores between pillars, and ultra-low apparent contact angles. Such surfaces have immense potential to improve spray cooling processes, however, little durability testing of the surface has been performed. In spray cooling applications, as water evaporates, any impurities in the water will be deposited onto the surface. This investigation serves to demonstrate how minerals in hard water deposit on the surface and interact with the ZnO nanopillars of the superhydrophilic surface. Micrographs of the surface demonstrate that minerals deposit nonuniformly, and quickly fill the porous nanostructure. Scale tended to build up on previously deposited scale, leaving largely uncoated areas where droplets chose to preferentially spread, resulting in a continued low contact angle. Maintaining these uncoated areas, and reducing the contaminants present in the water will extend the life and performance of the nanostructured surface. Experiments briefly explored potential chemical cleaning methods but none were found to preserve the nanostructure. It is also important to have a clear model of droplet vaporization on such surfaces and understand the vaporization dependence of surface parameters. Surface and impact parameters such as the surface contact angle, wicking speed and impact velocity all interact to affect the maximum spread of the droplet and the speed at which the droplet reaches its full spread. Along with variations in droplet volume and wall superheat, the model for droplet vaporization becomes more complex and nonlinear. Machine learning tools can be utilized to determine the dependence of droplet evaporation time on these parameters simultaneously. A genetic algorithm and a neural network were used to develop a droplet evaporation model for these superhydrophilic surfaces. Results from the genetic algorithm and neural network were also compared with results from a standard optimization function, the downhill-simplex algorithm. Comparison with the downhill-simplex algorithm is meant to demonstrate the necessity of the other two machine learning techniques in solving this problem. These machine learning techniques were also used to investigate boiling heat flux dependencies of a binary mixture on wall superheat, gravity, Marangoni effects, and pressure. Each algorithm demonstrated clear advantages depending on whether speed, accuracy, or an explicit mathematical model was prioritized. The downhill-simplex algorithm is highly optimized and is most useful when given a highly tailored initial guess. The artificial neural network provides the highest accuracy, but the black box approach prevents the extraction of a simple mathematical model. Finally the genetic algorithm provides sufficiently high accuracy while also being able to produce an explicit model.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,006

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

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.

Tête enseignante Opus0,041
Tête enseignante GPT0,274
Écart entre enseignants0,233 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations1
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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