Le superfici che respingono l'acqua possono supportare un'ebollizione efficiente se tutta l'aria e il vapore vengono rimossi prima da un sistema, secondo una ricerca apparsa sulla copertina dell'ultimo numero di Lettere di revisione fisica .

L'acqua viene tipicamente fatta bollire su superfici idrofile per raffreddare i reattori nucleari e l'elettronica ad alta potenza, impedendo loro di surriscaldarsi. La ricerca della Purdue University ha dimostrato che le superfici più idrorepellenti possibili, materiali superidrofobici, non solo può far bollire l'acqua in modo efficiente nelle giuste condizioni, ma rimane anche più fresco delle superfici idrofile.

"Uno dei modi per togliere il calore da una superficie è far bollire da essa, " ha detto Justin Weibel, professore associato di ingegneria meccanica. "Ma nessuno in genere considera l'utilizzo di superfici superidrofobiche per migliorare l'ebollizione".

L'elettronica di consumo, inclusi laptop e persino alcuni smartphone, contiene acqua all'interno di "tubi termici" metallici che dissipano il calore generato quando questi dispositivi sono in uso, raffreddandoli. Elettronica ad alta potenza utilizzata nei veicoli elettrici, i supercomputer e gli aerei richiedono in particolare mezzi più efficienti per prevenire il surriscaldamento.

"In precedenza si pensava che le superfici superidrofobiche fossero dannose per l'ebollizione perché non possono rimanere bagnate, " ha detto Taylor Allred, uno studente di dottorato in ingegneria meccanica della Purdue e primo autore della carta. "Si ottiene una coltre di vapore sulla superficie, e poiché il vapore è un ottimo isolante del calore, stai isolando la superficie invece di raffreddarla."

La ricerca passata ha portato gli scienziati a credere che senza questo strato di vapore isolante, Le superfici superidrofobe potrebbero potenzialmente bollire a temperature inferiori a quelle idrofile. Diversi studi hanno tentato di realizzare superfici modellate per ottenere i vantaggi di materiali sia idrofili che idrofobici, ma i ricercatori non avevano ancora ottenuto una superficie completamente priva di vapore con motivi dovuti alle regioni idrofobiche.

"Ci siamo resi conto che se potessimo eseguire un passaggio chiave prima dell'ebollizione dalla superficie superidrofobica, potremmo ottenere il meglio dai comportamenti di superficie sia idrofobica che idrofila tutto in uno, " disse Suresh Garimella, Goodson Distinguished Professor di ingegneria meccanica di Purdue e direttore del Cooling Technologies Research Center.

Allred prima ha sommerso la superficie e poi ha riscaldato l'acqua circostante, facendo attenzione a non bollire direttamente dalla superficie stessa. In questo modo è stato rimosso lo strato d'aria che normalmente è intrappolato all'interno della trama della superficie superidrofobica, permettendo all'acqua di penetrare invece nella trama e bagnarla completamente come farebbe per una superficie idrofila.

La pre-bagnatura della trama di una superficie superidrofoba provoca l'"appuntamento" di piccole bolle durante l'ebollizione, il che significa che non si estendono sulla superficie mentre si espandono. Partono invece senza fondersi in una coltre di vapore e aiutano a mantenere la superficie bagnata con acqua liquida. I materiali idrofobici sono anche in grado di formare molte più piccole bolle rispetto alle superfici idrofile, permettendo alla superficie di essere raffreddata in modo più efficiente.

"Esistono numerosi articoli sulla realizzazione di superfici superidrofobiche e sul loro utilizzo per una varietà di applicazioni. Con questa ricerca, abbiamo aperto un'area completamente nuova in cui possono essere schierati, " ha detto Garimella.