En un descubrimiento que puede conducir a formas de prevenir las heladas en las partes del avión, las bobinas del condensador e incluso los parabrisas, un equipo de investigadores dirigido por Virginia Tech ha utilizado micropatrones químicos para controlar el crecimiento de las heladas causadas por la condensación.
Escribiendo en la edición del 22 de enero de 2016 de Informes científicos , una revista en línea de los editores de Nature, los investigadores describen cómo utilizaron la fotolitografía para diseñar matrices químicas que atraen agua sobre la superficie de una superficie que repele el agua, controlando o evitando así la propagación de las heladas.
La inspiración para el trabajo provino de una fuente poco probable: el Escarabajo del Desierto de Namib, que aparece en los titulares porque vive en uno de los lugares más calurosos del mundo, pero aún recoge agua en el aire.
El insecto tiene un caparazón lleno de baches y las puntas de los bultos atraen la humedad para formar gotas, pero los lados son lisos y repelen el agua, creando canales que conducen directamente a la boca del escarabajo.
"Aprecio la ironía de cómo un insecto que vive en un desierto seco y cálido nos inspiró a hacer un descubrimiento sobre las heladas", dijo Jonathan Boreyko, profesor asistente de Ingeniería Biomédica y Mecánica en el Virginia Tech College of Engineering ".La conclusión principal del Desert Beetle es que podemos controlar dónde crecen las gotas de rocío ".
Trabajando en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, los investigadores desarrollaron su patrón químico inspirado en el escarabajo y que controla las heladas en una superficie del tamaño de un centímetro, pero creen que el área puede ampliarse a grandes superficies con sed,patrones hidrofílicos sobre una superficie hidrofóbica o repelente al agua.
"Hicimos una sola zona seca alrededor de un trozo de hielo", dijo Boreyko. "Las gotas de rocío crecen preferentemente en la matriz de puntos hidrofílicos. Cuando los puntos se separan lo suficiente y una de las gotas se congela en hielo, el hieloya no puede extender la escarcha a las gotas vecinas porque están demasiado lejos. En cambio, las gotas se evaporan por completo, creando una zona seca alrededor del hielo ".
La creación de zonas libres de heladas en superficies más grandes podría tener una variedad de aplicaciones: considere el agua que se forma y se congela en las bobinas de la bomba de calor o la descongelación con productos químicos fuertes que tienen que ocurrir en las turbinas eólicas o en las alas de los aviones.
"Mantener las cosas secas requiere grandes gastos de energía", dijo C. Patrick Collier, científico investigador del Centro de Laboratorio de Investigación de Nanofabricación para Ciencias de Materiales de Nanofase en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge y coautor del estudio. "Es por eso que estamosprestando más atención a las formas de controlar la condensación y la congelación del agua. Podría generar grandes ahorros de costos "
El viaje de las heladas a través de una superficie comienza con una sola gota de rocío congelada, dijeron los investigadores.
"El giro es cómo crecen los puentes de hielo", dijo Boreyko. "El hielo cosecha agua de las gotas de rocío y esto hace que los puentes de hielo propaguen la escarcha a través de las gotas en la superficie. Solo una sola gota tiene que congelarse para que esta reacción en cadena comience"
Al controlar el espaciamiento de la condensación, los investigadores pudieron controlar la velocidad de crecimiento de las heladas en las superficies o evitar por completo las heladas.
"Los fluidos pasan de alta presión a baja presión", dijo Boreyko. "El hielo sirve como sumidero de humedad porque la presión de vapor del hielo es menor que la presión de vapor del agua. La diferencia de presión hace que el hielo crezca, pero está diseñado correctamente coneste patrón inspirado en el escarabajo, este mismo efecto crea una zona seca en lugar de escarcha ".
Una parte de la investigación se realizó en el Centro de Ciencias de Materiales de Nanofase, que es una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del Departamento de Ingeniería. El Departamento de Ingeniería Biomédica y Mecánica de Virginia Tech brindó asistencia para el inicio.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Virginia Tech . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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