Door het gedrag van water in zijn kleinste vorm beter te begrijpen, een Virginia Tech-professor en zijn niet-gegradueerde student zouden de efficiëntie van het verwijderen van condensatie op een belangrijke manier kunnen verbeteren.

Jonathan Boreyko, een assistent-professor aan de afdeling Biomedische Technologie en Mechanica van het Virginia Tech College of Engineering, bestudeert "springende" dauwdruppels sinds hij het fenomeen ontdekte op de graduate school.

Volgens Boreyko, dauwdruppels springen alleen van waterafstotende oppervlakken wanneer ze groot genoeg zijn - ongeveer 10 micrometer - maar het was onduidelijk waarom, totdat Boreyko en zijn studenten een baanbrekende ontdekking deden, binnenkort gepubliceerd in het high-impact tijdschrift ACS Nano .

In het laboratorium van Boreyko, toen-undergraduate Megan Mulroe experimenteerde met het oppervlak van siliciumchips om te zien hoe de nanoscopische topografie van het oppervlak het springvermogen van condensatie zou kunnen beïnvloeden.

Door zes verschillende soorten oppervlakken te maken en te testen die zijn bedekt met zogenaamde nanopilaren - die doen denken aan stalagmieten op een grotbodem - ontdekte Mulroe dat de kritische grootte van de springende druppel nauwkeurig kan worden afgesteld op basis van de hoogte, diameter, en de toonhoogte van de nanopilaren.

"Deze resultaten, gecorreleerd met een theoretisch model, onthulde dat het knelpunt voor springen is hoe de druppeltjes in het oppervlak opblazen nadat ze zich voor het eerst hebben gevormd, ' zei Boreiko.

Eigenlijk, wanneer de nanopilaren lang en slank zijn, de druppeltjes die binnen en op de spleten worden gevormd, kunnen veel kleiner van het oppervlak springen, tot twee micrometer. Hetzelfde, korte en stevige pilaren vergroten de grootte van de druppel die nodig is om te springen - tot 20 micrometer in het geval van Mulroe's experiment.

Hoewel het fenomeen van springende druppeltjes de meest efficiënte vorm van condensatieverwijdering is gebleken, de mogelijkheid om de grootte van de druppeltjes aan te passen, kan zorgen voor een verbeterde efficiëntie bij het verwijderen van condensatie van oppervlakken.

"We verwachten dat deze bevindingen het mogelijk zullen maken om de efficiëntie van springende druppelcondensors te maximaliseren, die energiecentrales efficiënter kunnen maken en robuuste anti-condens en zelfreinigende oppervlakken mogelijk maken, "Zei Boreyko. "Het uiteindelijke doel is dat alle dauwdruppels die zich op een oppervlak vormen, eraf springen voordat ze zelfs maar zichtbaar zijn voor het oog."

Mulroe, wie was de eerste auteur van het papier, alle experimenten uitgevoerd, terwijl afgestudeerde student Farzad Ahmadi, die een Ph.D. in technische mechanica, ondersteunde de bevindingen met een theoretisch model.

Het onderzoek wordt op 31 juli gepubliceerd in ACS Nano .