Ademcijfers zijn de typische condensatiepatronen die we kennen van ademen op een koud oppervlak. in de natuurkunde, deze term wordt gebruikt om druppelsgewijs condensatiepatronen te beschrijven. De evolutie van deze patronen en het afrollen van druppels kan sterk worden veranderd onder elektrische veldeffecten 'electrowetting' - wat leidt tot hogere warmteoverdrachtssnelheden. Onderzoekers van de Universiteit Twente presenteerden deze bevindingen in Fysieke beoordelingsbrieven .

Druppelsgewijze condensatie is te zien in veel natuurlijke fenomenen zoals dauwvorming; het is ook de basis voor technologieën zoals warmtewisselaars, ontziltingsinstallaties en wateroogstsystemen. Het optimaliseren van deze industriële toepassingen vereist een grondige kennis van het hele proces van condensatie, inclusief druppelgroeidynamiek en mobiliteit. Het is mogelijk om dit te doen door de oppervlakte-eigenschappen te wijzigen, bijvoorbeeld door een dunne waterafstotende coating aan te brengen die de druppelmobiliteit verbetert. De UT-wetenschappers laten nu zien dat het ook mogelijk is om de condensdruppels actief te beïnvloeden door elektroden in het oppervlak in te bedden.

Door het aanleggen van elektrische velden verandert de 'bevochtigingstoestand' van het oppervlak. Dit wordt electrowetting genoemd. Het typische ademgetal heeft willekeurig verdeelde druppels, maar onder electrowetting, de evolutie van condensatie kan worden gecontroleerd. Het elektrische veld beïnvloedt de verdeling en de grootte van de druppeltjes:ze smelten sneller samen door de elektrische krachten en vormen grotere druppeltjes in kortere tijd. Verder bewegen ze om langs elkaar uitgelijnd te worden.

Verbeterde warmteoverdracht

Op deze manier, onder electrowetting, de ademfiguur ondergaat een grote transformatie van eigenschappen zoals oppervlaktedekking, grootteverdeling en gemiddelde straal. Door het snel samensmelten van druppeltjes, hun netto oppervlaktedekking is verminderd in vergelijking met typische gevallen, waardoor er meer 'kaal oppervlak' overblijft voor verdere condensatie. Bovendien rollen de druppeltjes sneller af op het oppervlak. Deze verhoogde mobiliteit leidt tot een efficiëntere warmteoverdracht, zoals voorlopige metingen laten zien - gedaan in samenwerking met een onderzoeksgroep van MIT. Naast praktische toepassingen, zoals verbeterde warmtewisselaars, het onderzoek geeft meer fundamentele inzichten in theoretische analyse van druppelsgewijze condensatie op een breed scala van energieniveaus:het laat zien wat de voorkeurslocaties zijn voor de uitlijning van druppeltjes, bijvoorbeeld.

Het onderzoek is gedaan in de Physics of Complex Fluids-groep van prof. Frieder Mugele, onderdeel van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de Universiteit Twente. Het werd ondersteund door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (afdeling Toegepaste en Technische Wetenschappen) en het Vici-programma.