Os números da respiração são os padrões típicos de condensação que conhecemos ao respirar em uma superfície fria. Na física, este termo é usado para descrever padrões de condensação gota a gota. A evolução desses padrões e roll-off de gotículas pode ser alterada fortemente sob efeitos de campo elétrico 'eletrowetting' - levando a taxas de transferência de calor mais altas. Pesquisadores da Universidade de Twente apresentaram essas descobertas em Cartas de revisão física .

A condensação gota a gota pode ser vista em muitos fenômenos naturais como formação de orvalho; é também a base para tecnologias como trocadores de calor, unidades de dessalinização e sistemas de coleta de água. A otimização dessas aplicações industriais requer conhecimento profundo de todo o processo de condensação, incluindo a dinâmica de crescimento de gotículas e mobilidade. É possível fazer isso modificando as características da superfície, por exemplo, aplicando um revestimento fino repelente de água que melhora a mobilidade das gotículas. Os cientistas da UT agora mostram que também é possível influenciar ativamente as gotículas de condensado incorporando eletrodos na superfície.

A aplicação de campos elétricos muda o 'estado de umedecimento' da superfície. Isso é chamado de eletrowetting. A figura da respiração típica tem gotas distribuídas aleatoriamente, mas sob eletrowetting, a evolução da condensação pode ser controlada. O campo elétrico influencia a distribuição e o tamanho das gotículas:elas se fundem mais rapidamente causadas pelas forças elétricas e formam gotículas maiores em menor tempo. Além disso, eles se movem para se alinharem.

Transferência de calor aprimorada

Desta maneira, sob eletrowetting, a figura da respiração passa por uma grande transformação de propriedades como a cobertura da superfície, distribuição de tamanho e raio médio. Pela rápida fusão de gotículas, sua cobertura de superfície líquida é reduzida em comparação com casos típicos, deixando mais 'superfície nua' para mais condensação. Além disso, as gotas rolam mais rápido na superfície. Esta maior mobilidade leva a uma transferência de calor mais eficiente, como mostram as medições preliminares - feito em colaboração com um grupo de pesquisa do MIT. Além de aplicações práticas, como trocadores de calor aprimorados, a pesquisa dá uma visão mais fundamental da análise teórica da condensação gota a gota em uma ampla gama de níveis de energia:mostra quais são os locais preferidos para o alinhamento das gotas, por exemplo.

A pesquisa foi realizada no grupo de Física de Fluidos Complexos do Prof Frieder Mugele, parte do Instituto MESA + de Nanotecnologia da Universidade de Twente. Foi apoiado pela Organização Holandesa de Pesquisa Científica (divisão Ciências Aplicadas e de Engenharia) e o programa Vici.