Comprendendo meglio il comportamento dell'acqua nella sua forma più piccola, un professore della Virginia Tech e il suo studente universitario potrebbero migliorare notevolmente l'efficienza della rimozione della condensa.

Jonathan Boreyko, un assistente professore presso il Dipartimento di Ingegneria Biomedica e Meccanica del Virginia Tech College of Engineering, ha studiato le gocce di rugiada "saltanti" da quando ha scoperto il fenomeno alla scuola di specializzazione.

Secondo Boreyko, le gocce di rugiada saltano dalle superfici idrorepellenti solo quando raggiungono una dimensione abbastanza grande, circa 10 micrometri, ma non era chiaro il motivo fino a quando Boreyko e i suoi studenti non fecero una scoperta rivoluzionaria, di prossima pubblicazione sulla rivista ad alto impatto ACS Nano .

Nel laboratorio di Boreyko, l'allora studentessa Megan Mulroe ha sperimentato la superficie dei chip di silicio per vedere come la topografia nanoscopica della superficie potesse influire sulla capacità di salto della condensazione.

Creando e testando sei diversi tipi di superfici ricoperte dai cosiddetti nanopilastri, che ricordano le stalagmiti sul pavimento di una grotta, Mulroe ha scoperto che la dimensione critica della goccia che salta può essere regolata con precisione in base all'altezza, diametro, e passo dei nanopilastri.

"Questi risultati, correlata con un modello teorico, ha rivelato che il collo di bottiglia per il salto è il modo in cui le goccioline si gonfiano all'interno della superficie dopo che si sono formate per la prima volta, " ha detto Boreyko.

Essenzialmente, quando i nanopilastri sono alti e snelli, le goccioline che si formano all'interno e sulle fessure possono saltare fuori dalla superficie di dimensioni molto più ridotte, fino a due micrometri. Allo stesso modo, pilastri corti e robusti aumentano la dimensione della gocciolina necessaria per saltare, fino a 20 micrometri nel caso dell'esperimento di Mulroe.

Mentre il fenomeno delle goccioline che saltano è risultato essere la forma più efficiente di rimozione della condensa, la capacità di modificare la dimensione delle goccioline può consentire una migliore efficienza nella rimozione della condensa dalle superfici.

"Ci aspettiamo che questi risultati consentiranno di massimizzare l'efficienza dei condensatori a gocce che saltano, che potrebbe rendere più efficienti le centrali elettriche e consentire superfici robuste antiappannamento e autopulenti, " Boreyko ha detto. "L'obiettivo finale è che tutte le gocce di rugiada che si formano su una superficie saltino via prima ancora di essere visibili all'occhio".

Mulroe, chi è stato il primo autore della carta, condotto tutti gli esperimenti, mentre lo studente laureato Farzad Ahmadi, chi sta perseguendo un dottorato di ricerca in Ingegneria Meccanica, sostenuto i risultati con un modello teorico.

La ricerca sarà pubblicata il 31 luglio in ACS Nano .