Las superficies que repelen el agua pueden soportar una ebullición eficiente si primero se elimina todo el aire y el vapor de un sistema. según la investigación que aparece en la portada del número más reciente de Cartas de revisión física .

Por lo general, el agua se hierve de las superficies hidrófilas para enfriar los reactores nucleares y la electrónica de alta potencia. evitando que se sobrecalienten. La investigación de la Universidad de Purdue ha demostrado que las superficies más repelentes al agua posibles, materiales superhidrofóbicos, no solo puede hervir el agua de manera eficiente en las condiciones adecuadas, pero también se mantienen más frías que las superficies hidrófilas.

"Una de las formas de eliminar el calor de una superficie es hervirla, "dijo Justin Weibel, profesor asociado de investigación de ingeniería mecánica. "Pero nadie suele considerar el uso de superficies superhidrófobas para mejorar la ebullición".

Los productos electrónicos de consumo, incluidas las computadoras portátiles e incluso algunos teléfonos inteligentes, tienen agua dentro de "tubos de calor" metálicos que disipan el calor generado cuando estos dispositivos están en uso. refrescándolos. Electrónica de alta potencia utilizada en vehículos eléctricos, Las supercomputadoras y las aeronaves exigen en particular medios más eficientes para evitar el sobrecalentamiento.

"Anteriormente se pensaba que las superficies superhidrofóbicas eran malas para hervir porque no pueden permanecer húmedas, "dijo Taylor Allred, estudiante de doctorado de Purdue en ingeniería mecánica y primer autor del artículo. "Obtienes una capa de vapor en la superficie, y como el vapor es un muy buen aislante del calor, estás aislando la superficie en lugar de enfriarla ".

Investigaciones anteriores han llevado a los científicos a creer que sin esta capa de vapor aislante, Las superficies superhidrófobas podrían potencialmente hervir a temperaturas más bajas que las hidrófilas. Varios estudios han intentado hacer superficies estampadas para obtener los beneficios de los materiales hidrófilos e hidrófobos, pero los investigadores aún no habían logrado una superficie completamente libre de vapor con patrones debido a las regiones hidrofóbicas.

"Nos dimos cuenta de que si podíamos realizar un paso clave antes de hervir desde la superficie superhidrofóbica, Podríamos obtener lo mejor de los comportamientos de superficies hidrofóbicas e hidrofílicas, todo en uno, "dijo Suresh Garimella, Profesor distinguido Goodson de Ingeniería Mecánica de Purdue y director del Centro de Investigación de Tecnologías de Enfriamiento.

Allred primero sumergió la superficie y luego calentó el agua circundante, teniendo cuidado de no hervir directamente de la propia superficie. Al hacerlo, eliminó la capa de aire que normalmente está atrapada dentro de la textura de la superficie superhidrofóbica, permitiendo que el agua penetre en la textura y la humedezca completamente como lo haría con una superficie hidrófila.

Humedecer previamente la textura de una superficie superhidrofóbica da como resultado la formación de pequeñas burbujas durante la ebullición. lo que significa que no se extienden sobre la superficie a medida que se expanden. En su lugar, parten sin fusionarse en una manta de vapor y ayudan a mantener la superficie húmeda con agua líquida. Los materiales hidrofóbicos también pueden formar muchas más burbujas pequeñas que las superficies hidrofílicas, permitiendo que la superficie se enfríe de manera más eficiente.

"Existen numerosos artículos sobre la fabricación de superficies superhidrófobas y su uso para una variedad de aplicaciones. Con esta investigación, hemos abierto un área completamente nueva donde se pueden implementar, "Dijo Garimella.