La combinación de superficies superhidrofóbicas con la levitación de Leidenfrost - imagina una gota de agua flotando sobre una superficie caliente en lugar de hacer contacto físico con ella - ha sido explorada extensamente durante la última década por los investigadores con la esperanza de descubrir el santo grial de las superficies repelentes al agua.
En un nuevo giro, un grupo de investigadores surcoreanos de la Universidad Nacional de Seúl y la Universidad Dankook informan un fenómeno anómalo de rebote de gotas de agua generado por la levitación de Leidenfrost en superficies nanotexturadas en letras de física aplicada , de AIP Publishing.
"La humectabilidad juega un papel clave en la determinación de los ángulos de contacto de equilibrio, la histéresis de los ángulos de contacto y la adhesión entre una superficie sólida y un líquido, así como el proceso de retracción de una gota de líquido que incide en la superficie", explicó Doo Jin Lee, directorautor e investigador postdoctoral en el Departamento de Materiales e Ingeniería de la Universidad Nacional de Seúl.
Las superficies no humectantes tienden a crearse mediante uno de dos métodos. "Primero, las superficies texturizadas permiten la no humectabilidad porque un líquido no puede penetrar en las micro o nano características, gracias al atrapamiento de aire entre las asperezas de los materiales texturizados", Leedijo.
O, en segundo lugar, el efecto Leidenfrost "puede ayudar a producir una gotita líquida que baila sobre una superficie caliente al flotar sobre un cojín de su propio vapor", agregó. "La película de vapor entre la gotita y la superficie calentada permite que la gotitarebotar en la superficie, también conocido como el "fenómeno dinámico de Leidenfrost".
Lee y sus colegas desarrollaron una "superficie nanotexturada no humectante" especial para que pudieran profundizar en el impacto del efecto dinámico de Leidenfrost en el material.
"Nuestra superficie nanotexturada se verificó como 'no humectante' mediante análisis termodinámico", explicó Lee. "Este enfoque analítico muestra que no es probable que la gota de agua penetre en los nanoholes de la superficie, lo cual es ventajoso para diseñar agua no humectante,sistemas repelentes. Y el rebote de las gotas de agua fue impulsado por la combinación sinérgica de la superficie no humectante, a menudo llamada 'superficie Cassie', y el efecto Leidenfrost ".
Al comparar la superficie hidrofóbica y la superficie nanotexturada, el grupo descubrió que el rebote mejorado de las gotas de agua se creó por el impacto combinado de la levitación de Leidenfrost y el estado no humectante de Cassie.
"Un enfoque termodinámico predice la no humectabilidad en la superficie nanotexturada, y una ley de escala entre la presión capilar y de vapor de la gota explica el mecanismo del fenómeno dinámico de Leidenfrost", dijo Lee.
Estos hallazgos deberían "ser valiosos para una amplia gama de áreas de investigación, como el estudio de superficies no humectantes por el efecto Leidenfrost y las características nanotexturadas, el rebote de gotas de líquido mejorado y la ebullición de gotas de líquido en las superficies calentadas de Cassie", señaló.adicional.
Significativamente, el trabajo del grupo fomenta la comprensión fundamental de la dinámica de levitación de gotas de Leidenfrost y los fenómenos de rebote de gotas en superficies hidrofóbicas y nanoingeniería. Esto significa que será útil para desarrollar superficies altamente repelentes al agua para aplicaciones industriales como la autolimpiezaventanas, parabrisas, pinturas exteriores, revestimientos antiincrustantes, tejas y textiles en el futuro.
"Nuestro trabajo futuro se centrará en desarrollar estructuras multiescala con regularidades a microescala y nanoescala, y explorar las características no humectantes de sus superficies con el dinámico efecto Leidenfrost", señaló Lee.
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Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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