Por décadas, sabe-se que a repelência à água é necessária para que as superfícies eliminem o acúmulo de condensação - como as gotículas de água que se formam nos condensadores da usina de energia para reduzir a pressão. Uma nova pesquisa mostra que a necessidade de repelência à água não é clara e que a capacidade de escorregar entre as gotas e a superfície sólida parece ser mais crítica para a eliminação da condensação. Este desenvolvimento tem implicações nos custos associados à geração de energia e tecnologias como superfícies de degelo para linhas de transmissão e aeronaves.

As descobertas do estudo, liderado conjuntamente pelo professor de ciências mecânicas e engenharia da University of Illinois, Nenad Miljkovic, e pelo professor de engenharia mecânica e aeroespacial Arun Kota, da North Carolina State University, são publicados no jornal Avanços da Ciência .

Em muitos sistemas naturais e industriais, transferências de calor por condensação. Este tipo de transferência de energia acontece de forma mais eficiente quando o vapor se condensa em uma superfície como gotículas em vez de filmes, disseram os pesquisadores. As gotas devem ser móveis para manter a superfície limpa e contínua, transferência eficiente de energia, e uma superfície escorregadia ajuda muito.

Determinar como as gotículas de condensação crescem e coalescem durante a condensação é uma área da ciência que não é revisada há algum tempo, Miljkovic disse. Os pesquisadores levantaram a hipótese de que a superfície de condensação, chamada de umedecimento ou não, dependendo de sua capacidade de atrair ou repelir água - não importa quando se trata de manter a superfície livre de gotículas, contrário ao pensamento aceito.

Para testar isso, A equipe de Kota desenvolveu uma superfície sólida única que é simultaneamente umectante e escorregadia para as gotas de água. "Isso é contra-intuitivo, porque as gotas tendem a aderir às superfícies úmidas e não escorregam ou deslizam facilmente sobre elas, "Kota disse.

A equipe de Miljkovic usou imagens com lapso de tempo de gotículas se formando nessas superfícies sólidas exclusivas para medir o ângulo de contato entre as gotículas e a superfície e para contar quantas gotículas existem em diferentes intervalos de tamanho à medida que se aglutinam.

"Descobrimos que, quando as superfícies sólidas são escorregadias, as gotículas condensadas se aglutinam com as gotículas circundantes e se desprendem da superfície, se estamos lidando com uma superfície úmida ou não, "Kota disse.

Esta observação implica que é possível usar uma maior variedade de materiais como superfícies de condensação, não apenas os repelentes de água.

"Em vez de usar superfícies de polímero especializadas, que são difíceis de aderir ao metal e duram apenas alguns meses, as usinas de energia podem ser capazes de usar materiais umectantes mais duráveis ​​para derramamento de água, como cerâmica ou metal que foi projetado para ser escorregadio e pode durar 10 anos ou mais, "Miljkovic disse." Este mesmo conceito é valioso em outras aplicações, também, como criar novas superfícies de degelo para asas de aeronaves e linhas de energia e revestimentos de derramamento de água para aplicações de energia em edifícios, sistemas de ventilação e condicionamento. "

Os pesquisadores relatam que há desafios a serem superados no desenvolvimento de novos materiais umectantes e sólidos escorregadios para uso em superfícies de condensação. Os materiais precisarão ser quimicamente e texturalmente uniformes, que ainda pode ser caro, eles disseram.

"Este trabalho não apenas demonstra uma ideia até então inexplorada de usar superfícies sólidas úmidas e duráveis ​​bem projetadas para alcançar alta mobilidade de gotículas, mas também fornece uma nova visão da teoria científica fundamental por trás da condensação, "Miljkovic disse.