p As folhas da flor de lótus, e outras superfícies naturais que repelem água e sujeira, têm sido o modelo para muitos tipos de superfícies projetadas para repelir líquidos. Por mais escorregadias que sejam essas superfícies, Contudo, pequenas gotas de água ainda grudam neles. Agora, Pesquisadores da Penn State desenvolveram nano / micro-texturizados, superfícies altamente escorregadias capazes de superar esses revestimentos naturalmente inspirados, particularmente quando a água é um vapor ou pequenas gotículas. p Aumentar a mobilidade de gotículas de líquido em superfícies ásperas pode melhorar a transferência de calor de condensação para trocadores de calor de usinas de energia, criar uma coleta de água mais eficiente em regiões áridas, e prevenir a formação de gelo nas asas das aeronaves. "Isso representa um conceito fundamentalmente novo em superfícies projetadas, "disse Tak-Sing Wong, professor assistente de engenharia mecânica e membro do corpo docente do Penn State Materials Research Institute. "Nossas superfícies combinam as arquiteturas de superfície únicas de folhas de lótus e plantas de jarro de tal forma que essas superfícies possuem uma área de superfície elevada e uma interface escorregadia para melhorar a coleta e mobilidade das gotas. A mobilidade das gotas líquidas em superfícies ásperas é altamente dependente de como o o líquido molha a superfície. Demonstramos pela primeira vez experimentalmente que as gotículas de líquido podem ser altamente móveis quando no estado de Wenzel. "

p Gotículas de líquido em superfícies ásperas vêm em um de dois estados:Cassie, em que o líquido flutua parcialmente em uma camada de ar ou gás, e Wenzel, em que as gotas estão em contato total com a superfície, prendê-los ou fixá-los. Os dois estados foram nomeados em homenagem aos físicos que os descreveram pela primeira vez. Embora a equação de Wenzel tenha sido publicada em 1936 em um artigo muito citado, tem sido extremamente desafiador verificar a equação experimentalmente.

p "Com cuidado, análise sistemática, descobrimos que a equação de Wenzel não se aplica a líquidos altamente umectantes, "disse Birgitt Boschitsch Stogin, estudante de pós-graduação no grupo de Wong e co-autor de "Slippery Wenzel State, "publicado na edição online de ACS Nano .

p "Gotículas em superfícies ásperas convencionais são móveis no estado Cassie e fixadas no estado Wenzel. O estado Wenzel pegajoso resulta em muitos problemas na transferência de calor de condensação, coleta de água e remoção de gelo. Nossa ideia é resolver esses problemas permitindo que as gotas do estado de Wenzel sejam móveis, "disse Xianming Dai, bolsista de pós-doutorado no grupo de Wong e o principal autor do artigo. Na última década, tremendos esforços foram dedicados ao projeto de superfícies ásperas que evitam a transição de umedecimento Cassie para Wenzel. Um avanço conceitual chave no estudo atual é que as gotas no estado de Cassie e Wenzel podem manter a mobilidade na superfície áspera e escorregadia, abandonar o difícil processo de evitar a transição de umedecimento.

p A fim de tornar as gotículas do estado de Wenzel móveis, os pesquisadores gravaram pilares de escala micrométrica em uma superfície de silício usando fotolitografia e gravação profunda de íons reativos, e, em seguida, criou texturas em nanoescala nos pilares por corrosão úmida. Eles então infundiram as nanotexturas com uma camada de lubrificante que revestiu completamente as nanoestruturas, resultando em fixação muito reduzida das gotículas. As nanoestruturas também aumentaram muito a retenção de lubrificante em comparação com a superfície microestruturada sozinha.

p O mesmo princípio de design pode ser facilmente estendido a outros materiais além do silício, como metais, copo, cerâmicas e plásticos. Os autores acreditam que este trabalho abrirá a busca por um novo, modelo unificado de física de umedecimento que explica fenômenos de umedecimento em superfícies ásperas.