I ricercatori dell'Università di Warwick possono ora spiegare perché alcune gocce d'acqua rimbalzano come un pallone da spiaggia sulle superfici, senza mai toccarli. Ora la progettazione e l'ingegnerizzazione delle future tecnologie a goccia possono essere rese più precise ed efficienti.

Collisioni tra gocce di liquido e superfici, o altre gocce, succedere tutto il tempo. Per esempio, piccole gocce d'acqua nelle nuvole si scontrano tra loro per formare gocce più grandi, che può eventualmente cadere e urtare un solido, come il parabrezza della tua auto.

Le gocce possono comportarsi diversamente dopo il punto di collisione, alcuni fanno un tuffo, alcuni ricoprono la superficie in modo pulito, e alcuni possono persino rimbalzare come un pallone da spiaggia.

Nell'articolo, pubblicato oggi in Lettere di revisione fisica , i ricercatori dell'Università di Warwick hanno trovato una spiegazione per le osservazioni sperimentali secondo cui alcune goccioline rimbalzano.

Sorprendentemente, il destino della goccia è determinato dal comportamento di un minuscolo cuscino d'aria la cui altezza può raggiungere la scala dei nanometri. Per avere un senso di scala, pensa a qualcosa delle dimensioni della luna che rimbalza da un trampolino da giardino.

Anche se la superficie è perfettamente liscia, come in condizioni di laboratorio, un'affinità tra le molecole della goccia e le molecole della parete (nota come attrazione di van der Waals), significherà che nella maggior parte dei casi la goccia sarà pizzicata sulla superficie, impedendogli di rimbalzare.

La ricerca rivela, attraverso simulazioni numeriche altamente dettagliate, che per far rimbalzare una goccia la velocità di collisione deve essere giusta. Troppo veloce, e lo slancio della caduta appiattisce troppo il cuscino d'aria. Troppo lento, e dà all'attrazione di van der Waals il tempo di prendere piede. Alla velocità perfetta, anche se, la goccia può eseguire un rimbalzo pulito, come un saltatore in alto che ha appena superato l'asticella.

Il professor Duncan Lockerby della School of Engineering dell'Università di Warwick commenta:

"La collisione con la caduta è parte integrante della tecnologia su cui facciamo affidamento oggi, Per esempio, nella stampa a getto d'inchiostro e nei motori a combustione interna. Comprendere meglio cosa succede alle goccioline che si scontrano può anche aiutare lo sviluppo di tecnologie emergenti, come la stampa 3D in metallo, poiché la loro precisione ed efficienza dipenderanno in ultima analisi da ciò che accade alle gocce dopo la collisione".

Il Dr. James Sprittles del Mathematics Institute dell'Università di Warwick aggiunge:

"È importante che il cuscino d'aria è così sottile che le molecole spesso non si incontrano mai quando lo attraversano, simile al vuoto dello spazio esterno, e le teorie convenzionali non riescono a spiegarlo. Il nuovo approccio di modellazione che abbiamo sviluppato avrà ora applicazioni per fenomeni basati su goccioline che vanno dalla fisica delle nuvole per la scienza del clima fino al raffreddamento a spruzzo per l'elettronica di prossima generazione".