science >> Wetenschap >  >> Chemie

Planten modelleren efficiëntere thermische koelingsmethode

Patricia Weisensee en haar laboratorium bestudeerden de temperatuur en het verdampingsgedrag van een druppel vastgemaakt aan een verticaal oppervlak. Krediet:Weisensee Lab

Wanneer waterdruppels het oppervlak van een lotusbloemblad raken, ze vormen kralen en rollen weg, onderweg stofdeeltjes verzamelen. In tegenstelling tot, waterdruppels op een rozenblaadje vormen ook kralen, maar blijven vastgemaakt aan het oppervlak van het bloemblad. Een werktuigbouwkundig ingenieur aan de Washington University in St. Louis combineerde de twee concepten om een ​​efficiëntere manier te vinden om druppeltjes van een oppervlak te laten verdampen.

Patricia Weisensee, universitair docent werktuigbouwkunde en materiaalkunde aan de McKelvey School of Engineering, oorspronkelijk van plan om een ​​patroon op een oppervlak vast te stellen dat zowel vloeistof zou afstoten, vergelijkbaar met het lotusblad, of speldendruppels, vergelijkbaar met het rozenblaadje, om bevochtiging te beïnvloeden tijdens druppelinslag, zoals bij regen. Zoals het lotusblad, wanneer water een afstotend of superhydrofoob oppervlak raakt, druppeltjes kaatsen gemakkelijk terug, vergelijkbaar met regen op behandelde voorruiten.

Bij warmteoverdracht en verdamping, deze superhydrofobe oppervlakken zijn zeer inefficiënt vanwege een korte contacttijd tussen het water en het oppervlak. Omgekeerd, wanneer vloeistof in contact komt met een hydrofiel oppervlak dat bevochtigd kan worden, het verspreidt zich over het oppervlak, vormt een vloeibare plas en duurt lang om te verdampen. Weisensee wilde een oppervlak creëren met zowel afstotende als bevochtigende eigenschappen dat kleine subdruppeltjes zou creëren, de voordelen van beide soorten oppervlakken combineren:druppelvorming en verdamping op het bevochtigende oppervlak zonder het risico te lopen dat het hele afstotende oppervlak onder water komt te staan. Vervolgens observeerde ze hun gedrag om meer te weten te komen over verdamping als koelmethode voor het thermisch beheer van hightech elektronische apparaten.

Resultaten van haar werk werden online gepubliceerd op 20 december in Langmuir .