La geometría a macroescala indica dónde se condensa el agua y se forma la escarcha.
Introducción
El agua se mueve entre los organismos y su entorno en una danza constante y creativa, cuyos principios subyacentes muchos humanos se han esforzado por comprender. Por ejemplo, si presta mucha atención en una mañana fría, notará que la escarcha aparece en ciertos lugares específicos de las hojas, pero no en otros lugares. Las esquinas, los bordes y las protuberancias de las hojas y otras superficies tienden a acumular más cristales de hielo, mientras que las superficies más planas o cóncavas permanecen transparentes. ¿Por qué vemos este tipo de patrón?
La estrategia
La escarcha se forma cuando el vapor de agua en el aire húmedo entra en contacto con una superficie que está por debajo de la temperatura de congelación. Cada ubicación sobre una superficie lisa es igualmente adecuada para convertirse en el sitio de una gota de agua. Sin embargo, el volumen de aire (y vapor de agua) alrededor de las cosas que “sobresalen” es mayor que el volumen de aire alrededor de las superficies cóncavas incrustadas que “se pegan”. Entonces, simplemente hay más posibilidades de que una cantidad de vapor de agua se condense en estos lugares. Además, como la escarcha aparece preferentemente en las características convexas, los cristales de hielo individuales atraen más formación de hielo y crecen.
Principios similares funcionan con agua en forma líquida que se condensa en las protuberancias relativamente grandes en la parte posterior del escarabajo del desierto de Namib (Onymacris unguicularis). Es más probable que ocurra condensación en estas características convexas más expuestas que sobresalen en el volumen de aire que en otros lugares, mientras que la evaporación tiende a eliminar la poca agua que se ha condensado en las características cóncavas.
Las posibilidades
La formación de hielo puede variar desde ser inconveniente hasta ser peligrosa. Una mejor comprensión de cómo y dónde se condensa el agua y se forma el hielo ha brindado a los científicos y diseñadores un nuevo conjunto de formas de manipular las superficies diseñadas para reducir la formación de escarcha. Sin productos químicos nocivos ni texturas microscópicas complejas, utilizando solo geometría a gran escala (es decir, escalas de más de un milímetro), la escarcha se puede controlar mejor en muchos tipos de superficies de interés, incluidas las alas de los aviones, las palas de las turbinas eólicas, los parabrisas, las carreteras, las aceras, y más.
