Oppervlakken die water afstoten, kunnen efficiënt koken ondersteunen als eerst alle lucht en damp uit een systeem wordt verwijderd, volgens onderzoek op de omslag van het meest recente nummer van Fysieke beoordelingsbrieven .

Water wordt meestal van hydrofiele oppervlakken gekookt om kernreactoren en krachtige elektronica te koelen, voorkomen dat ze oververhit raken. Purdue University-onderzoek heeft aangetoond dat de meest waterafstotende oppervlakken mogelijk, superhydrofobe materialen, kan water niet alleen efficiënt koken onder de juiste omstandigheden, maar blijven ook koeler dan hydrofiele oppervlakken.

"Een van de manieren om warmte uit een oppervlak te halen, is door het te koken, " zei Justin Weibel, universitair hoofddocent werktuigbouwkunde. "Maar niemand overweegt meestal om superhydrofobe oppervlakken te gebruiken om het koken te verbeteren."

Consumentenelektronica - inclusief laptops en zelfs sommige smartphones - heeft water in metalen "heatpipes" die de warmte afvoeren die wordt gegenereerd wanneer deze apparaten in gebruik zijn, ze afkoelen. High-power elektronica gebruikt in elektrische voertuigen, vooral supercomputers en vliegtuigen vragen om efficiëntere middelen om oververhitting te voorkomen.

"Voorheen werd gedacht dat superhydrofobe oppervlakken slecht zijn om te koken, omdat ze niet nat kunnen blijven. " zei Taylor Allred, een Purdue-promovendus in werktuigbouwkunde en eerste auteur van het papier. "Je krijgt een deken van damp op het oppervlak, en omdat damp een zeer goede isolator van warmte is, je isoleert het oppervlak in plaats van het te koelen."

Onderzoek uit het verleden heeft wetenschappers doen geloven dat zonder deze laag isolerende damp, superhydrofobe oppervlakken kunnen mogelijk bij lagere temperaturen koken dan hydrofiele. Verschillende onderzoeken hebben geprobeerd oppervlakken met patronen te maken om de voordelen van zowel hydrofiele als hydrofobe materialen te benutten, maar onderzoekers hadden nog geen volledig dampvrij oppervlak bereikt met patronen vanwege de hydrofobe gebieden.

"We realiseerden ons dat als we één belangrijke stap konden uitvoeren voorafgaand aan het koken vanaf het superhydrofobe oppervlak, we zouden het beste van zowel hydrofoob als hydrofiel oppervlaktegedrag in één kunnen krijgen, " zei Suresh Garimella, Purdue's Goodson Distinguished Professor of Mechanical Engineering en directeur van het Cooling Technologies Research Center.

Allred dompelde eerst het oppervlak onder en verwarmde vervolgens het omringende water, zorg ervoor dat u niet rechtstreeks van het oppervlak zelf kookt. Hierdoor werd de luchtlaag verwijderd die normaal gesproken vastzit in de textuur van het superhydrofobe oppervlak, waardoor water in plaats daarvan de textuur kan binnendringen en deze volledig nat kan maken zoals bij een hydrofiel oppervlak.

Het vooraf bevochtigen van de textuur van een superhydrofoob oppervlak resulteert in het "vastzetten" van kleine belletjes tijdens het koken, wat betekent dat ze zich niet over het oppervlak verspreiden als ze uitzetten. Ze vertrekken in plaats daarvan zonder samen te smelten in een dampdeken en helpen het oppervlak nat te houden met vloeibaar water. Hydrofobe materialen kunnen ook veel meer kleine belletjes vormen dan hydrofiele oppervlakken, waardoor het oppervlak efficiënter kan worden gekoeld.

"Er zijn talloze artikelen over het maken van superhydrofobe oppervlakken en het gebruik ervan voor een verscheidenheid aan toepassingen. Met dit onderzoek, we hebben een heel nieuw gebied geopend waar ze kunnen worden ingezet, ' zei Garimella.