Depuis des décennies, il a été compris que l'hydrofuge est nécessaire pour que les surfaces éliminent l'accumulation de condensation, comme les gouttelettes d'eau qui se forment dans les condenseurs des centrales électriques pour réduire la pression. De nouvelles recherches montrent que la nécessité d'une imperméabilité à l'eau n'est pas claire et que la glissance entre les gouttelettes et la surface solide semble être plus critique pour l'élimination de la condensation. Ce développement a des implications sur les coûts associés à la production d'électricité et aux technologies comme le dégivrage des surfaces pour les lignes électriques et les avions.

Les conclusions de l'étude, dirigé conjointement par le professeur de sciences mécaniques et d'ingénierie de l'Université de l'Illinois Nenad Miljkovic et le professeur d'ingénierie mécanique et aérospatiale Arun Kota de la North Carolina State University, sont publiés dans la revue Avancées scientifiques .

Dans de nombreux systèmes naturels et industriels, transferts de chaleur par condensation. Ce type de transfert d'énergie se produit le plus efficacement lorsque la vapeur se condense sur une surface sous forme de gouttelettes plutôt que de films, les chercheurs ont dit. Les gouttelettes doivent être mobiles pour garder la surface claire pour une durée continue, transfert d'énergie efficace, et une surface glissante aide grandement.

Déterminer à quel point les gouttelettes de condensation se développent et fusionnent pendant la condensation est un domaine scientifique qui n'a pas été examiné depuis un certain temps, dit Miljkovic. Les chercheurs ont émis l'hypothèse que la surface de condensation—appelée mouillante ou non mouillante, en fonction de sa capacité à attirer ou à repousser l'eau - peu importe quand il s'agit de garder la surface exempte de gouttelettes, contrairement à la pensée admise.

Pour tester cela, L'équipe de Kota a développé une surface solide unique qui est à la fois mouillante et glissante pour les gouttelettes d'eau. "C'est contre-intuitif, parce que les gouttelettes ont tendance à adhérer aux surfaces mouillées et ne glissent pas facilement dessus, " dit Kota.

L'équipe de Miljkovic a utilisé des images en accéléré de gouttelettes se formant sur ces surfaces solides uniques pour mesurer l'angle de contact entre les gouttelettes et la surface et pour compter le nombre de gouttelettes existant dans différentes plages de taille lorsqu'elles fusionnent.

« Nous avons constaté que lorsque les surfaces solides sont glissantes, les gouttelettes condensées vont fusionner avec les gouttelettes environnantes et se détacher de la surface, qu'il s'agisse d'une surface mouillante ou non, " dit Kota.

Ce constat implique qu'il est possible d'utiliser une plus grande variété de matériaux comme surfaces de condensation, pas seulement hydrofuges.

"Au lieu d'utiliser des surfaces polymères spécialisées, qui adhèrent difficilement au métal et ne durent que quelques mois, les centrales électriques peuvent être en mesure d'utiliser des matériaux de mouillage plus durables pour l'évacuation de l'eau, comme la céramique ou le métal qui a été conçu pour être glissant et pourrait durer 10 ans ou plus, " Miljkovic a déclaré. "Ce même concept est précieux dans d'autres applications, trop, comme proposer de nouvelles surfaces de dégivrage pour les ailes d'avions et les lignes électriques et des revêtements hydrofuges pour les applications énergétiques du bâtiment, systèmes de ventilation et de climatisation."

Les chercheurs rapportent qu'il y a des défis à surmonter lors du développement de nouveaux matériaux solides mouillants et glissants à utiliser dans les surfaces de condensation. Les matériaux devront être chimiquement et texturés uniformes, qui peut encore coûter cher, ils ont dit.

"Ce travail démontre non seulement une idée inexplorée auparavant d'utiliser des surfaces solides durables et mouillantes bien conçues pour atteindre une mobilité élevée des gouttelettes, mais fournit également un nouvel aperçu de la théorie scientifique fondamentale derrière la condensation, ", a déclaré Miljkovic.