Materiali idrofobici: gli Ingegneri del MIT studiano una superficie super impermeabile

Tutti coloro che studiano i materiali idrofobici, come le superfici idrorepellenti che si trovano in natura o create in laboratorio, sanno che esiste un limite teoretico relativo al tempo impiegato da una goccia d’acqua a scivolare via. I ricercatori del MIT (Massachusetts Institute of Technology) hanno però trovato una nuova soluzione che costringe a rivedere la teoria finora accettata. Si tratta di una superficie (micro) rugosa impermeabile in grado di ridurre il tempo di contatto con l’acqua del 40% rispetto ai tradizionali materiali lisci.

 

La scoperta è stata riportata in un articolo pubblicato sulla rivista Nature a opera di Kripa Varanasi, professore associato di Ingegneria Meccanica al MIT, in collaborazione con James Bird, Rajeev Dhiman e Hyukmin Kwon.

 

Ma scopriamo qualcosa in più di questo nuovo eccezionale materiale idrofobico

 

“Abbiamo dimostrato di essere in grado di rimodellare una goccia d’acqua, a contatto con questa nuova superficie rugosa, in maniera tale da ridurre in maniera significativa il tempo di scivolamento dell’acqua”, ha dichiarato Bird dell’Università di Boston che ha partecipato al progetto di ricerca con gli ingegneri del MIT.

 

 

In sostanza, quindi, parrebbe di capire che le micro rughe sulla superficie costringano le gocce d’acqua a cambiare forma, accelerando il loro scivolamento. Senza tali rugosità, invece, la goccia d’acqua in collisione avrebbe aumentato il proprio diametro fino all’estensione massima, ritraendosi per raggiungere l’equilibrio e solo dopo sarebbe rimbalzata via. Con l’introduzione delle rughe il punto centrale della goccia si muove verso il bordo della stessa, deformandola e spezzandola in due.

 

Il risultato è quello di mantenere più asciutta più a lungo una superficie con una serie di applicazioni potenziali molto utili anche se ancora da comprendere pienamente nella loro totalità.

 

Tra i primi utilizzi di questo materiale, i ricercatori del MIT citano, ad esempio, le ali degli aerei (diminuendo il tempo di contatto tra ala e vapore acqueo, si riducono i rischi di congelamento) In termini di tempo, il contatto goccia d’acqua-superficie si riduce da 12,4 millisecondi a 7,8 millisecondi con una riduzione di circa il 40%.

 

“Riduciamo la distanza che la goccia deve percorrere prima di scivolare via redistribuendo la sua massa”, continua Bird. “Abbiamo introdotto delle rugosità che sono molto più grandi della microstruttura della superficie, ma molto più piccole dello spessore della goccia. In questo modo, le rugosità sono abbastanza grandi da influenzare l’idrodinamica ma non tanto da spezzare immediatamente la goccia”.

 

Nel video qui sotto si può osservare benissimo il diverso comportamento della goccia quando collide con una superficie liscia e quando, invece, si scontra con una dotata delle micro rugosità scoperte dagli ingegneri del MIT.

 

 

Il team di ricerca ha dimostrato che questo tipo di approccio è osservabile su una varietà di superfici naturali, in particolare strutture simili si riscontrano sulle ali delle farfalle e sui petali del nasturzio.


Di Mauro Ferrarini

 

Fonti

theengineer.co.uk

http://web.mit.edu


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