La superficie bioinspirada de la Universidad Northwestern contiene picos y valles a nanoescala que ayudan a impedir la formación de escarcha.
Beneficios
- Libre de químicos
- Costo reducido
Aplicaciones
- Aviación
- Edificios comerciales y residenciales
- Aplicaciones
Objetivos de desarrollo sostenible de la ONU abordados
-
Objetivo 9: Innovación e infraestructura de la industria
El Desafío
La escarcha es un problema común que puede ocurrir en una variedad de superficies. En la industria de las aerolíneas, los vuelos pueden quedar en tierra incluso por la más mínima capa de escarcha en el parabrisas o las alas del avión. La escarcha en las alas de los aviones puede generar resistencia, lo que hace que el vuelo sea peligroso o incluso imposible. La reducción de la formación de escarcha daría como resultado menos vuelos cancelados y menos uso de productos químicos fuertes para descongelar.
Detalles de la innovación
El efecto de reducción de escarcha se puede lograr modificando la textura de la superficie de cualquier material agregando picos y valles de milímetros de altura con ángulos pequeños (40-60 grados) en el medio, similares a los que se encuentran en las superficies de las hojas de menta. La condensación aumenta en los picos y se suprime en los valles de las superficies onduladas. La pequeña cantidad de agua condensada en los valles luego se evapora, dando como resultado un área libre de heladas. Incluso en un material superficial que atrae el agua, el agua aún se evapora de los valles cuando está por debajo del punto de congelación. Estas superficies redujeron la formación de escarcha en un 60% y teóricamente podrían reducirla hasta en un 80%. Aunque todavía se forma una delgada línea de escarcha en los picos de la topografía de la superficie, se puede descongelar con una energía considerablemente menor. También evita la necesidad de usar líquidos con puntos de congelación más bajos o recubrimientos superficiales, que pueden rayarse fácilmente.
Formación de escarcha en una hoja de arce impresa en 3D. Foto: Ken Park/Universidad del Noroeste.
Modelo biologico
Las hojas de menta tienen superficies irregulares, que consisten en regiones convexas (superficie) y cóncavas (nervadas). La escarcha se forma cuando el vapor de aire húmedo o la condensación entran en contacto con una superficie que está por debajo de la temperatura de congelación. En las regiones cóncavas hay mucha menos escarcha, que está controlada por la geometría de la hoja, no por la textura de la superficie. Cuando se forma condensación en una hoja, las gotitas condensadas en el valle se evaporan debido a la menor presión de vapor del hielo en comparación con el agua, lo que da como resultado una zona libre de escarcha en el valle, que resiste la propagación de escarcha incluso en superficies superhidrofílicas.
