Un moyen plus efficace de capter l'eau douce de l'air pourrait s'inspirer d'un phénomène de mouvement observé pour la première fois dans les bols de céréales du petit-déjeuner.
Les chercheurs de KAUST ont observé que lorsque des gouttelettes d’eau se condensent depuis l’air sur une surface froide recouverte d’huile, les gouttelettes entament une danse complexe. Ce mouvement, semblable à un processus connu sous le nom d'effet Cheerios par lequel les céréales flottantes ont tendance à se regrouper en raison de la tension superficielle, pourrait contribuer à accélérer la récupération de l'eau de l'atmosphère dans les régions arides comme l'Arabie Saoudite.
"Nous souhaitons concevoir des surfaces capables de favoriser la condensation de l'eau, ce qui présente d'importantes applications en matière de transfert de chaleur et de récupération de l'eau", explique Marcus Lin, chercheur au laboratoire de Dan Daniel, qui a dirigé la recherche. Sur une surface solide typique, les gouttelettes condensées adhèrent à la surface avec un minimum de mouvement. "Pensez à l'eau qui se condense sur une canette de soda froide", explique Lin. "Les gouttelettes ne se déplacent que lorsqu'elles deviennent suffisamment grosses pour que la gravité les entraîne vers le bas."
Daniel, Lin et leurs collaborateurs ont eu l'idée que l'ajout d'une fine pellicule d'huile lubrifierait la surface, ce qui donnerait lieu à des gouttelettes très mobiles qui libéreraient de l'espace pour une condensation ultérieure des gouttelettes, augmentant ainsi les taux de condensation. L'idée a fonctionné, mais la manière complexe dont les gouttelettes se déplaçaient était une surprise totale, dit Daniel.
Une fois que les gouttelettes ont atteint une taille critique, elles ont commencé à se déplacer à travers le pétrole selon un schéma distinct semblable à une danse élaborée. "Ils se sont d'abord déplacés de manière serpentine avant de passer à des mouvements circulaires, puis inversement", explique Lin. "Ces mouvements se produisaient sur des échelles allant du micromètre à plusieurs centimètres, et duraient des heures."
La force motrice de ce processus est que, comme les Cheerios dans le lait, les gouttelettes d'eau flottant sur l'huile sont attirées vers leurs voisines. Le mouvement des plus grosses gouttelettes est entraîné par l'énergie libérée lorsqu'elles engloutissent les plus petites gouttelettes sur leur passage.
Les gouttelettes en mouvement redistribuent le film d'huile et passent d'un mouvement serpentin à un mouvement circulaire lorsque le film s'épuise localement. Une fois le pétrole local reconstruit, la danse du serpent reprend.
De tels dispositifs capables de capter efficacement l'eau de l'air par simple condensation, sans apport d'énergie, sont largement recherchés à mesure que la pression augmente sur les sources d'eau douce, explique Daniel. "En optimisant le mouvement collectif des gouttelettes qui se condensent, nous pouvons augmenter considérablement les taux de condensation et ainsi concevoir des systèmes de récupération d'eau plus efficaces", explique-t-il.
L’équipe prévoit d’explorer davantage les mécanismes à l’origine du mouvement des gouttelettes, en étudiant en particulier la transition du mouvement serpentin au mouvement circulaire. "Un autre aspect clé consiste à explorer les applications potentielles, en particulier dans l'amélioration du transfert de chaleur et la récupération de l'eau", ajoute Lin.
L'étude est publiée dans la revue Physical Review Letters. .
Plus d'informations : Marcus Lin et al, Mouvement collectif émergent de gouttelettes de condensat autopropulsées, Physical Review Letters (2024). DOI : 10.1103/PhysRevLett.132.058203
Informations sur le journal : Lettres d'examen physique
Fourni par l'Université des sciences et technologies du roi Abdallah
