LAS SUPERFICIES REPELENTES PUEDEN HERVIR EL AGUA DE MANERA EFICIENTE Y MANTENER LA ELECTRÓNICA FRÍA

Escrito por: David Hdez
5 octubre, 2018

De acuerdo con investigadores de la Universidad de Purdue, las superficies que repelen el agua pueden contribuir a una ebullición eficiente si primero se elimina todo el aire y el vapor de un sistema.

Normalmente, el agua se evapora de las superficies hidrófilas para enfriar los reactores nucleares y los componentes electrónicos de alta potencia, lo que evita que se sobrecalienten. Sin embargo, los investigadores han demostrado que los materiales superhidrófobos no solo pueden hervir el agua de manera eficiente en las condiciones adecuadas, sino que también pueden mantenerse más fríos que las superficies hidrófilas.

“Una de las formas de sacar el calor de la superficie es hervirla”, explicó Justin Weibel, profesor asociado de investigación de ingeniería mecánica. “Pero nadie suele considerar el uso de superficies superhidrofóbicas para mejorar la ebullición”.

Los dispositivos electrónicos de consumo, incluidas las computadoras portátiles e incluso algunos teléfonos inteligentes, contienen agua dentro de las “tuberías de calor” de metal que disipan el calor generado cuando estos dispositivos están en uso, enfriándolos. La electrónica de alta potencia utilizada en vehículos eléctricos, supercomputadoras y aeronaves requiere en particular medios más eficientes para evitar el sobrecalentamiento.

“Anteriormente se pensaba que las superficies superhidrofóbicas eran malas para hervir porque no pueden mantenerse mojadas”, dijo Taylor Allred, estudiante de doctorado de Purdue en ingeniería mecánica. “Usted obtiene una capa de vapor en la superficie, y como el vapor es un muy buen aislante del calor, aísla la superficie en lugar de enfriarla”.

Investigaciones anteriores han llevado a los científicos a creer que sin esta capa de vapor aislante, las superficies superhidrofóbicas podrían potencialmente hervir a temperaturas más bajas que las hidrófilas. Varios estudios han intentado hacer superficies con patrones para obtener los beneficios de los materiales hidrófilos e hidrófobos, pero los investigadores aún no han logrado una superficie completamente libre de vapor con patrones debido a las regiones hidrófobas.

“Nos dimos cuenta de que si pudiéramos realizar un paso clave antes de hervir desde la superficie superhidrofóbica, podríamos obtener lo mejor de ambos comportamientos de superficie hidrófobos e hidrófilos, todo en uno”, dijo Suresh Garimella, profesor de ingeniería mecánica y director de Cooling Technologies. Centro de Investigación.

Allred primero sumergió la superficie y luego calentó el agua circundante, teniendo cuidado de no hervir directamente de la superficie. Al hacerlo, eliminó la capa de aire que normalmente queda atrapada dentro de la textura de la superficie superhidrofóbica, lo que permite que el agua penetre en la textura y la humedezca completamente como lo haría para una superficie hidrófila.

La humectación previa de la textura de una superficie superhidrofóbica hace que las burbujas queden atrapadas durante la ebullición, lo que significa que no se extienden sobre la superficie a medida que se expanden. En su lugar, se retiran sin unirse en una manta de vapor y ayudan a mantener la superficie húmeda con agua líquida. Los materiales hidrófobos también pueden formar muchas más burbujas pequeñas que las superficies hidrófilas, lo que permite que la superficie se enfríe de manera más eficiente.

“Existen numerosos artículos sobre cómo hacer superficies superhidrofóbicas y cómo usarlas para una variedad de aplicaciones. Con esta investigación, hemos abierto un área completamente nueva donde se pueden implementar ”, agregó el profesor Garimella.

FUENTE: MATERIALSFORENGINEERING


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