Uma equipe de cientistas da Universidade Politécnica de Tomsk (TPU) e do Instituto de Termofísica da Filial Siberiana da Academia Russa de Ciências criou um modelo físico e matemático inovador que permite calcular a distância de deslizamento de gotas de água quando elas colidem com uma superfície repelente de água inclinada. hb2o
Essa pesquisa promete contribuir para o desenvolvimento de novos compostos e revestimentos anti-gelo, com aplicações potenciais na construção de aeronaves, turbinas eólicas e trens de alta velocidade.
O serviço de imprensa da TPU destacou que o congelamento é um problema premente na indústria da aviação. A acumulação de gelo nas superfícies das asas das aeronaves e nas lâminas das turbinas eólicas reduz a eficiência aerodinâmica.
Uma das estratégias para prevenir a formação de gelo em componentes de aeronaves é a criação de superfícies superhidrofóbicas. Esse efeito repelente à água é obtido por meio de rugosidades micro e nano, além da aplicação de diversas composições químicas.
“Os cientistas desenvolveram um modelo físico e matemático que permite calcular de forma rápida e precisa o comprimento de deslizamento de uma gota de água antes de ela rebater após atingir uma superfície repelente de água inclinada. A abordagem desenvolvida é de grande importância prática para tecnologias de produção e operação de revestimentos autolimpantes, anti-gelo, antifouling e repelentes de água em diversas indústrias”, afirmou o comunicado.
Durante o estudo, os físicos propam uma abordagem única para modelar o diâmetro máximo da propagação das gotas de água, considerando a penetração do líquido nas inhomogeneidades micro-dimensionais das texturas superficiais.
Além disso, os cientistas demonstraram que o modelo permite utilizar os valores previstos do diâmetro máximo de propagação ao simular o deslizamento de uma gota até o momento do rebote, com uma margem de erro de 10 a 20%.
Atualmente, a equipe continua a trabalhar em um modelo físico e matemático que leve em conta ainda mais fatores que influenciam a previsão do comportamento das gotas de líquido.
Por exemplo, a velocidade de colisão das gotas de água com a superfície repelente foi aumentada para 20 m/s, utilizando um túnel aerohidrodinâmico de tipo aberto, que simula cenários reais de colisão de gotas com estruturas funcionais, como precipitações em lâminas de turbinas eólicas e componentes de aeronaves.
O novo estudo também considera regimes de temperatura naturais, com os pesquisadores começando a resfriar a superfície de impacto e a dosar a água a temperaturas baixas, como ocorre na natureza.
A pesquisa foi apoiada por uma bolsa da Fundação Russa de Ciência e contou com a participação de colaboradores e estudantes do Centro Científico e Educacional I. N. Butakov, da Escola de Engenharia de Energia da TPU, do Instituto Kutateladze de Termofísica da Filial Siberiana da Academia Russa de Ciências e da Universidade Estadual de Novosibirsk. Os resultados do estudo foram publicados no International Journal of Multiphase Flow, um periódico de alto impacto.
