Um modelo matemático que prevê como a água se condensa em torno de partículas minúsculas pode ajudar a melhorar os processos industriais químicos, incluindo a produção de comprimidos de drogas, fertilizantes e catalisadores.

Modelos de condensação anteriores diferem em suas previsões de taxa, dependendo de fatores como a forma e a composição da superfície em que a gota cresce. Fong Yew Leong, do Instituto A * STAR de Computação de Alto Desempenho, queria desenvolver um modelo teórico mais realista para ajudar seus colaboradores a entender seus resultados de condensação experimental. "É aqui que a modelagem e a computação se tornam realmente úteis, no fornecimento de percepções físicas que não podem ser obtidas em experimentos, "diz Leong.

Ele e seus colegas modelaram uma gota de água crescendo na fenda entre uma partícula do tamanho de um micrômetro e uma superfície plana. Seu modelo considera fatores como tamanho de partícula, a tensão superficial da gota, e quanto a superfície subjacente atrai ou repele água.

O modelo mostra, por exemplo, que uma gota em crescimento cobre uma superfície que atrai água (hidrofílica) mais rapidamente do que uma superfície que repele a água (hidrofóbica). O volume de uma gota aumenta inicialmente mais lentamente em uma superfície hidrofóbica, mas então acelera à medida que a gota se torna mais convexa. "A gota não encolhe durante a condensação; em vez disso, molha a partícula completamente, "diz Leong.

A equipe realizou experimentos para testar seu modelo, filmar como a água se condensou em torno de partículas de dióxido de silício de tamanho mícron em uma lâmina de vidro (veja a imagem). Eles viram que a água sempre condensava na fenda entre uma partícula e a lâmina, em vez de formar gotículas autônomas na superfície, e descobriram que o crescimento das gotículas era quase o mesmo que o previsto por seu modelo. Os pesquisadores também adaptaram o modelo para prever o crescimento de gotículas em torno de aglomerados de partículas.

Esses resultados demonstram que não é possível simular com precisão a condensação com base em um único fator, a equipe diz. De fato, parece que há uma competição entre a partícula e o substrato que determina a rapidez com que cada um é coberto pela água à medida que a gota se condensa. "Isso aponta para implicações significativas para molhar em pequenas escalas, "diz Leong. A equipe agora espera modelar a condensação e as interações de líquidos em escalas de comprimento ainda menores.