Los investigadores de la Universidad de Northwestern descubrieron una nueva forma de reducir significativamente la formación de escarcha en cualquier superficie. El hallazgo podría ayudar a disminuir la cantidad de energía necesaria para la descongelación y podría dar lugar a menos vuelos cancelados, que pueden ser castigados incluso por la capa más levede escarcha
Al ajustar la textura de la superficie de cualquier material, el equipo pudo reducir experimentalmente la formación de escarcha hasta en un 60%. La estructura de la superficie a escala milimétrica contiene una serie de picos y valles optimizados e irregulares, que los investigadores observaron en la naturaleza.Con esta estructura, el equipo también demostró teóricamente que la formación de escarcha podría reducirse hasta en un 80%.
"Esta idea surgió de mirar las hojas", dijo el Parque Kyoo-Chul de Northwestern, quien dirigió el estudio. "Hay más formación de escarcha en las regiones convexas de una hoja. En las regiones cóncavas las venas, vemos muchomenos escarcha. Descubrimos que es la geometría, no el material, lo que controla esto "
El estudio se publicará hoy 10 de marzo en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias . Park es profesor asistente de ingeniería mecánica en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern.
Las personas que viven en climas fríos están demasiado familiarizadas con las heladas. Se forma cuando el vapor de aire húmedo o la condensación entran en contacto con una superficie que está por debajo de la temperatura de congelación.
Cada invierno, la gente lo raspa de sus autos o se preocupa de que mate sus plantas. Pero las heladas son más que una molestia. Las heladas en las alas del avión pueden crear resistencia, haciendo que el vuelo sea peligroso o incluso imposible. Y, cuando se acumula dentro de congeladores y refrigeradores, las heladas reducen en gran medida la eficiencia energética en electrodomésticos
Pero la escarcha no se forma en todo. Para los objetos, como las hojas, que tienen una geometría ondulante, se forma escarcha en los picos pero rara vez en los valles.
"La gente se ha dado cuenta de esto durante varios miles de años", dijo Park. "Sorprendentemente, no hubo explicación sobre cómo se forman estos patrones".
A través del trabajo experimental y las simulaciones computacionales, Park y sus colaboradores descubrieron que la condensación aumenta en los picos y se suprime en los valles de las superficies onduladas. La pequeña cantidad de agua condensada en los valles se evapora, lo que resulta en un área libre de heladas.Incluso cuando Park usó un material de superficie que atrae agua, el agua todavía se evaporó de los valles cuando estaba por debajo del punto de congelación.
Park utilizó esta nueva información para encontrar la textura óptima de la superficie para evitar la formación de escarcha. La superficie ganadora contiene picos y valles de milímetros de altura con ángulos pequeños 40-60 grados en el medio.
Aunque todavía se forma una delgada línea de escarcha en los picos de la topografía de la superficie, puede descongelarse con mucha menos energía. También evita la necesidad de usar líquidos con puntos de glaseado más bajos o revestimientos de superficie, que pueden rayarse fácilmente.
"La región sin glaseado inicia el proceso de descongelamiento", dijo Park. "Por lo tanto, reduciría los materiales y la energía utilizados para resolver los problemas de glaseado. Todo lo que tenemos que hacer es proporcionar a los demás las pautas para diseñar estas superficies dentadas".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Original escrito por Amanda Morris. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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