Los investigadores del MIT han seguido su descubrimiento de que las gotas de agua adquieren una carga eléctrica al saltar de ciertas superficies del condensador al encontrar una manera de hacer uso de ese efecto:encontraron que al aplicar un campo eléctrico al sistema, las gotas "saltan" más rápidamente lejos de la superficie. De este modo, la eficiencia de la transferencia de calor desde esa superficie puede casi duplicarse.

El trabajo se informa en la revista ACS Nano por el postdoctorado del MIT Nenad Miljkovic, profesora asociada de ingeniería mecánica Evelyn Wang, estudiante de posgrado Daniel Preston, y el ex postdoctorado Ryan Enright.

El hallazgo podría tener varias aplicaciones, Miljkovic sugiere, incluso en la prevención de la acumulación de hielo en las bobinas de condensación de los refrigeradores y la mejora del enfriamiento de chips de computadora de alto rendimiento.

Miljkovic y sus compañeros de trabajo habían encontrado originalmente, a principios de este año, que un tipo particular de nanopatrón de las superficies del condensador, que produce una superficie superhidrófoba, podría hacer que pares de gotas salten de esas superficies debido a la energía liberada cuando se fusionan. Ese fenómeno por sí solo podría producir una mejora del 30 por ciento en la eficiencia de la transferencia de calor desde las superficies del condensador, ellos encontraron. Luego, en un descubrimiento fortuito, notaron que estas gotas adquirían espontáneamente una carga eléctrica positiva cuando saltaban.

Aprovechando ese descubrimiento, Los investigadores ahora han descubierto que conectar a tierra la superficie del condensador y aplicar un voltaje negativo a un tubo de malla de alambre que lo rodea atrae gotitas que saltan de la superficie y hacia la malla, lo que evita un empuje hacia la superficie por la presión del vapor de agua circundante. Ese fenómeno es "uno de los cuellos de botella" para mejorar la eficiencia de la transferencia de calor, Dice Miljkovic.

Debido a ese arrastre de vapor, él dice, "no todas las gotas saltan y escapan a la superficie:algunas regresan, y eso puede reducir el rendimiento. "El retorno de las gotas puede hacer que el agua se acumule en la superficie, y reducir la transferencia de calor y provocar la acumulación de hielo en condiciones de congelación. Pero el campo eléctrico aplicado puede reducir drásticamente estos problemas, Dice Miljkovic.

Juntos, la superficie estampada y el campo eléctrico aplicado pueden llevar a casi duplicar la eficiencia de transferencia de calor sobre las mejores superficies de condensadores de hoy en día, Dice Miljkovic. Él llama al nuevo proceso "condensación mejorada por campo eléctrico".

Este efecto podría conducir a una disminución de la energía y el mantenimiento necesarios para hacer funcionar las unidades de refrigeración comerciales. como las que utilizan los supermercados, él dice, evitando la acumulación de hielo en las bobinas del condensador. Algunas empresas que fabrican este tipo de equipos ya han mostrado interés en la tecnología, Dice Miljkovic.

El sistema también podría mejorar la eficiencia de los sistemas de enfriamiento avanzados basados ​​en condensación, como las cámaras de vapor y los tubos de calor utilizados en algunos chips de microprocesador avanzados, donde una acumulación de agua en la superficie de condensación interfiere con la transferencia de calor.

Miljkovic sugiere que simplemente aplicando una carga positiva a la nanoestructura debajo del recubrimiento hidrofóbico en la superficie superhidrofóbica, quitar la malla cargada negativamente, y la conexión a tierra de la carcasa del condensador podría proporcionar el mismo efecto al repeler las gotas. Esto podría proporcionar un sistema más simple, y uno que sería más fácil de agregar a los diseños de condensadores existentes.

Si bien las pruebas de laboratorio utilizadas para esta investigación involucraron escalabilidad, Tubería y malla de cobre nanoestructurado, Miljkovic destaca que los efectos son independientes de los materiales utilizados:por ejemplo, Los tubos de aluminio menos costosos con la nanoestructuración adecuada también funcionarán.

Además de mejorar la transferencia de calor, el proceso también podría usarse para mejorar el rendimiento de las superficies autolimpiantes basadas en gotas que saltan, Miljkovic dice:Cuando las gotas rebotan en una superficie, cualquier partícula de polvo o suciedad en esa superficie tiende a ser arrastrada con ellos. Cuanto más a fondo se eliminan las gotas, cuanto más limpia sea la superficie.

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.