Le figure del respiro sono i tipici schemi di condensazione che conosciamo respirando su una superficie fredda. In fisica, questo termine è usato per descrivere i modelli di condensazione a gocce. L'evoluzione di questi modelli e il roll-off delle goccioline possono essere fortemente modificati sotto gli effetti del campo elettrico "elettrowetting" - portando a velocità di trasferimento del calore più elevate. I ricercatori dell'Università di Twente hanno presentato questi risultati in Lettere di revisione fisica .

La condensazione goccia a goccia può essere vista in molti fenomeni naturali come la formazione di rugiada; è anche la base per tecnologie come scambiatori di calore, unità di dissalazione e sistemi di raccolta dell'acqua. L'ottimizzazione di queste applicazioni industriali richiede una conoscenza approfondita dell'intero processo di condensazione, comprese le dinamiche di crescita delle goccioline e la mobilità. È possibile farlo modificando le caratteristiche della superficie, ad esempio applicando un sottile rivestimento idrorepellente che migliora la mobilità delle gocce. Gli scienziati dell'UT ora mostrano che è anche possibile influenzare attivamente le goccioline di condensa incorporando elettrodi nella superficie.

L'applicazione di campi elettrici modifica lo "stato di bagnatura" della superficie. Questo è chiamato elettrowetting. La tipica figura del respiro ha gocce distribuite casualmente, ma sotto elettrowetting, l'evoluzione della condensa può essere controllata. Il campo elettrico influenza la distribuzione e la dimensione delle goccioline:si fondono più velocemente a causa delle forze elettriche e formano goccioline più grandi in un tempo più breve. Inoltre si muovono per allinearsi l'uno sull'altro.

Trasferimento di calore migliorato

In questo modo, sotto elettrowetting, la figura del respiro subisce un'importante trasformazione di proprietà come la copertura della superficie, distribuzione dimensionale e raggio medio. Attraverso la rapida fusione delle goccioline, la loro copertura superficiale netta è ridotta rispetto ai casi tipici, lasciando più 'superficie nuda' per ulteriore condensa. Inoltre le gocce scorrono più velocemente sulla superficie. Questa maggiore mobilità porta a un trasferimento di calore più efficiente, come mostrano le misurazioni preliminari – effettuate in collaborazione con un gruppo di ricerca del MIT. Oltre alle applicazioni pratiche, come scambiatori di calore migliorati, la ricerca fornisce approfondimenti più fondamentali sull'analisi teorica della condensazione goccia a goccia a un'ampia gamma di livelli di energia:mostra quali sono le posizioni preferite per l'allineamento delle goccioline, Per esempio.

La ricerca è stata condotta nel gruppo di Fisica dei Fluidi Complessi del Prof Frieder Mugele, parte del MESA+ Institute for Nanotechnology dell'Università di Twente. È stato sostenuto dall'Organizzazione olandese per la ricerca scientifica (divisione Scienze applicate e ingegneristiche) e dal programma Vici.