Los investigadores de la Universidad 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 descongelar y potencialmente podría resultar en menos vuelos cancelados. que puede ser conectado a tierra incluso por la más mínima capa de escarcha.

Al modificar 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 un serie irregular de picos y valles, 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 al 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 muchas menos heladas. Descubrimos que es la geometría, no el material, lo que controla esto ".

El estudio se publicará hoy (10 de marzo) en la procedimientos 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 coches o se preocupa de que mate sus plantas. Pero las heladas son más que una molestia. La escarcha en las alas de los aviones puede crear resistencia, haciendo que el vuelo sea peligroso o incluso imposible. Y, al acumularse dentro de congeladores y refrigeradores, las heladas reducen en gran medida la eficiencia energética de los electrodomésticos.

Pero la escarcha no se forma en todo. Para objetos, como hojas, que tienen geometría ondulada, se forman heladas en los picos, pero rara vez en los valles.

"La gente ha notado esto durante varios miles de años, "Park dijo." Sorprendentemente, no hubo explicación de cómo se forman estos patrones ".

Mediante trabajos experimentales y simulaciones computacionales, Park y sus colaboradores encontraron que la condensación se mejora en los picos y se suprime en los valles de superficies onduladas. La pequeña cantidad de agua condensada en los valles luego se evapora, resultando en un área libre de heladas. Incluso cuando Park usó un material de superficie que atrae el 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 prevenir la formación de escarcha. La superficie ganadora contiene picos y valles milimétricos 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, se puede descongelar con mucha menos energía. También evita la necesidad de utilizar líquidos con puntos de congelación más bajos o recubrimientos superficiales. que se puede rayar fácilmente.

"La región sin escarcha inicia el proceso de descongelación, ", Dijo Park." Por lo tanto, reduciría los materiales y la energía utilizados para resolver los problemas de escarcha. Todo lo que tenemos que hacer es proporcionar a los demás las pautas para diseñar estas superficies dentadas ".