Il silicio nero è un materiale superidrofobico, il che significa che respinge l'acqua. A causa delle proprietà uniche di tensione superficiale dell'acqua, le goccioline scivolano su materiali strutturati come il silicio nero cavalcando una sottile fessura nella pellicola d'aria intrappolata al di sotto. Funziona alla grande quando le goccioline si muovono lentamente:scivolano e scivolano senza intoppi.
Ma quando la gocciolina si muove più velocemente, una forza sconosciuta sembra tirarne il ventre. Ciò ha sconcertato i fisici, ma ora un team di ricercatori dell'Università di Aalto e dell'ESPCI Parigi ha una spiegazione e ha i numeri per sostenerla.
Matilda Backholm, professoressa assistente della Aalto University, è la prima autrice dell'articolo che descrive in dettaglio questi risultati, pubblicato il 15 aprile negli Proceedings of the National Academy of Sciences . Lo ha condotto durante il suo periodo come ricercatrice post-dottorato nel gruppo Soft Matter and Wetting del Professor Robin Ras presso il Dipartimento di Fisica Applicata.
"Quando si osservano le interazioni acqua-superficie, ci sono tipicamente tre forze in gioco:attrito della linea di contatto, perdite viscose e resistenza dell'aria. Tuttavia, esiste una quarta forza che deriva dal movimento delle goccioline su superfici altamente scivolose come il silicio nero. Questo movimento crea in realtà un effetto di taglio sull'aria intrappolata al di sotto, risultando in una forza simile a quella di trascinamento sulla gocciolina stessa. Questa forza di taglio non è mai stata spiegata prima, e noi siamo i primi a identificarla," dice Backholm.
Le complesse interazioni della fisica dei fluidi e della materia soffice si rivelano difficili da semplificare in formule già pronte. Ma Backholm è riuscito a sviluppare una tecnologia per misurare queste minuscole forze, spiegare come funziona la forza e infine fornire la soluzione per eliminare del tutto la forza di resistenza.
La creazione di migliori superfici superidrofobiche renderebbe i sistemi di trasporto mondiali più aerodinamici, i dispositivi medici più sterili e in generale migliorerebbe la scivolosità di tutto ciò che richiede una superficie idrorepellente.