Las figuras de respiración son los patrones de condensación típicos que conocemos al respirar en una superficie fría. En física, este término se utiliza para describir patrones de condensación gota a gota. La evolución de estos patrones y el desprendimiento de gotitas puede cambiar fuertemente bajo los efectos del campo eléctrico 'electrohumectación', lo que lleva a tasas de transferencia de calor más altas. Investigadores de la Universidad de Twente presentaron estos hallazgos en Cartas de revisión física .

La condensación gota a gota se puede ver en muchos fenómenos naturales como la formación de rocío; también es la base de tecnologías como los intercambiadores de calor, unidades de desalinización y sistemas de captación de agua. La optimización de estas aplicaciones industriales requiere un conocimiento profundo de todo el proceso de condensación, incluida la dinámica de crecimiento de las gotas y la movilidad. Es posible hacer esto modificando las características de la superficie, por ejemplo, aplicando una fina capa repelente al agua que mejora la movilidad de las gotas. Los científicos de UT ahora muestran que también es posible influir activamente en las gotas de condensado incrustando electrodos en la superficie.

La aplicación de campos eléctricos cambia el "estado de humectación" de la superficie. A esto se le llama electrohumectación. La figura de respiración típica tiene gotas distribuidas al azar, pero bajo electrohumectación, se puede controlar la evolución de la condensación. El campo eléctrico influye en la distribución y el tamaño de las gotas:se fusionan más rápido debido a las fuerzas eléctricas y forman gotas más grandes en menos tiempo. Además, se mueven para alinearse entre sí.

Transferencia de calor mejorada

De este modo, bajo electrohumectación, la figura del aliento sufre una transformación importante de propiedades como la cobertura de la superficie, distribución de tamaño y radio medio. Mediante la rápida fusión de gotitas, su cobertura de superficie neta se reduce en comparación con los casos típicos, dejando más "superficie desnuda" para una mayor condensación. Además, las gotas se deslizan más rápido por la superficie. Esta mayor movilidad conduce a una transferencia de calor más eficiente, como muestran las mediciones preliminares, realizadas en colaboración con un grupo de investigación del MIT. Aparte de las aplicaciones prácticas, como intercambiadores de calor mejorados, la investigación brinda información más fundamental sobre el análisis teórico de la condensación gota a gota en una amplia gama de niveles de energía:muestra cuáles son las ubicaciones preferidas para la alineación de las gotas, por ejemplo.

La investigación se ha realizado en el grupo de Física de Fluidos Complejos del Prof Frieder Mugele, parte del Instituto MESA + de Nanotecnología de la Universidad de Twente. Fue apoyado por la Organización Holandesa de Investigación Científica (división de Ciencias Aplicadas y de Ingeniería) y el programa Vici.