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    Comprendere la bagnatura delle superfici microstrutturate può aiutare a dare loro nuove funzionalità

    Istantanee delle configurazioni della linea di contatto quando le gocce d'acqua scivolano su superfici con micropilastri. Credito:S. Qiao, Q. Li e X. Q. Feng (2018), Attrito radente e isteresi dell'angolo di contatto di goccioline su superfici strutturate a microfori, Euro. Fis. Gior. E 41:25, DOI 10.1140/epje/i2018-11631-x

    Le caratteristiche di bagnabilità e adesione delle superfici solide dipendono in modo critico dalle loro strutture fini. Però, fino ad ora, la nostra comprensione di come esattamente il comportamento di scorrimento delle goccioline di liquido dipenda dalle microstrutture superficiali è stata limitata. Ora, fisici Shasha Qiao, Qunyang Li e Xi-Qiao Feng dell'Università Tsinghua di Pechino, La Cina ha condotto studi sperimentali e teorici sull'attrito di goccioline di liquido su superfici microstrutturate.

    In un articolo pubblicato su EPJ MI , gli autori hanno scoperto che sotto la stessa frazione solida, l'attrito su superfici con una struttura composta da microfori è molto più elevato di quello su superfici modellate con una serie di pilastri. Tali superfici microstrutturate hanno aiutato a progettare nuove superfici che imitano le superfici che si trovano in natura, come superfici autopulenti, superfici a trascinamento ridotto, superfici in grado di trasportare liquidi in sistemi microfluidici, varianti con proprietà antigelo o di trasferimento di calore, e superfici uniformi che facilitano la separazione olio-acqua.

    In questo studio, gli autori si concentrano sul comportamento di scorrimento di una goccia su superfici strutturate con microfori. Recentemente, lo stesso gruppo di fisici ha mostrato che la percentuale di spazio occupato dai solidi per una superficie unitaria può infatti influenzare significativamente il comportamento di scorrimento delle gocce di liquido su superfici con strutture a micropilastri.

    In questo studio, gli autori dimostrano che la continuità delle microstrutture superficiali può anche alterare notevolmente il comportamento di scorrimento delle goccioline. Essi mostrano che l'attrito radente aumenta con l'aumentare della frazione di area solida. Questa conclusione è stata convalidata sperimentalmente facendo scorrere attivamente una goccia d'acqua su superfici solide con microfori e micropilastri di varie dimensioni, misurando contemporaneamente le risultanti forze di attrito radente.

    Gli autori spiegano quindi qualitativamente il contrasto nell'attrito tra le superfici dei microfori e dei micropilastri sviluppando un modello teorico migliorato, che estende il classico modello della meccanica a bagnatura considerando una larghezza effettiva finita della linea di contatto solido-liquido-gas.

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