Les figures de respiration sont les modèles de condensation typiques que nous connaissons en respirant sur une surface froide. En physique, ce terme est utilisé pour décrire les modèles de condensation goutte à goutte. L'évolution de ces schémas et le roll-off des gouttelettes peuvent être fortement modifiés sous l'effet du champ électrique « électromouillage » - conduisant à des taux de transfert de chaleur plus élevés. Des chercheurs de l'Université de Twente ont présenté ces résultats dans Lettres d'examen physique .

La condensation goutte à goutte peut être observée dans de nombreux phénomènes naturels comme la formation de rosée; c'est aussi la base de technologies comme les échangeurs de chaleur, unités de dessalement et systèmes de récupération d'eau. L'optimisation de ces applications industrielles nécessite une connaissance approfondie de l'ensemble du processus de condensation, y compris la dynamique de croissance des gouttelettes et la mobilité. Il est possible de le faire en modifiant les caractéristiques de surface, par exemple en appliquant une fine couche hydrofuge qui améliore la mobilité des gouttelettes. Les scientifiques de l'UT montrent maintenant qu'il est également possible d'influencer activement les gouttelettes de condensat en incorporant des électrodes dans la surface.

L'application de champs électriques modifie « l'état de mouillage » de la surface. C'est ce qu'on appelle l'électromouillage. La figure de souffle typique a des gouttes distribuées au hasard, mais sous électromouillage, l'évolution de la condensation peut être contrôlée. Le champ électrique influence la distribution et la taille des gouttelettes :elles fusionnent plus rapidement sous l'effet des forces électriques et forment des gouttelettes plus grosses en moins de temps. De plus, ils se déplacent pour s'aligner les uns sur les autres.

Transfert de chaleur amélioré

De cette façon, sous électromouillage, la figure du souffle subit une transformation majeure de propriétés comme la couverture de surface, distribution de taille et rayon moyen. Par fusion rapide des gouttelettes, leur couverture surfacique nette est réduite par rapport aux cas typiques, laissant plus de « surface nue » pour une condensation supplémentaire. De plus, les gouttelettes roulent plus rapidement sur la surface. Cette mobilité accrue conduit à un transfert de chaleur plus efficace, comme le montrent les mesures préliminaires, réalisées en collaboration avec un groupe de recherche du MIT. Outre les applications pratiques, comme des échangeurs de chaleur améliorés, la recherche donne des informations plus fondamentales sur l'analyse théorique de la condensation goutte à goutte à une large gamme de niveaux d'énergie :elle montre quels sont les emplacements préférés pour l'alignement des gouttelettes, par exemple.

La recherche a été effectuée dans le groupe de physique des fluides complexes du professeur Frieder Mugele, fait partie de l'Institut MESA+ de nanotechnologie de l'Université de Twente. Il a été soutenu par l'Organisation néerlandaise pour la recherche scientifique (division Sciences appliquées et de l'ingénieur) et le programme Vici.