Genom att bättre förstå vattnets beteende i dess minsta form, en professor i Virginia Tech och hans student kan förbättra effektiviteten av att ta bort kondens på ett stort sätt.

Jonathan Boreyko, en biträdande professor vid institutionen för biomedicinsk teknik och mekanik vid Virginia Tech College of Engineering, har studerat "hoppande" daggdroppar sedan han upptäckte fenomenet i forskarskolan.

Enligt Boreyko, daggdroppar hoppar bara från vattenavvisande ytor när de når en tillräckligt stor storlek - cirka 10 mikrometer - men det var oklart varför tills Boreyko och hans elever gjorde en genombrottsupptäckt, kommer snart att publiceras i tidskriften med stor effekt ACS Nano .

I Boreykos labb, Dåvarande grundexamen Megan Mulroe experimenterade med ytan av kiselchips för att se hur ytans nanoskopiska topografi kan påverka kondensationens hoppförmåga.

Genom att skapa och testa sex olika typer av ytor täckta med så kallade nanopelare – som påminner om stalagmiter på ett grottgolv – fann Mulroe att den kritiska storleken på den hoppande droppen kan finjusteras baserat på höjden, diameter, och stigningen på nanopelarna.

"Dessa resultat, korrelerad med en teoretisk modell, avslöjade att flaskhalsen för att hoppa är hur dropparna blåser upp inuti ytan efter att de först bildats, sa Boreyko.

Väsentligen, när nanopelarna är höga och smala, dropparna som bildas inuti och på springorna kan hoppa från ytan i mycket mindre storlek, ner till två mikrometer. Likaså, korta och kraftiga pelare ökar storleken på droppen som krävs för att hoppa - upp till 20 mikrometer i fallet med Mulroes experiment.

Även om fenomenen med hoppande droppar har visat sig vara den mest effektiva formen av borttagning av kondens, förmågan att justera storleken på dropparna kan möjliggöra förbättrad effektivitet när det gäller att avlägsna kondens från ytor.

"Vi förväntar oss att dessa fynd kommer att göra det möjligt att maximera effektiviteten hos kondensatorer med hoppande droppar, som skulle kunna göra kraftverk mer effektiva och möjliggöra robusta anti-imbildning och självrengörande ytor, " Sa Boreyko. "Det slutliga målet är att alla daggdroppar som bildas på en yta hoppar av innan de ens är synliga för ögat."

Mulroe, vem var första författare på tidningen, genomförde alla experiment, medan doktoranden Farzad Ahmadi, som bedriver en doktorsexamen. i teknisk mekanik, backade upp resultaten med en teoretisk modell.

Forskningen kommer att publiceras den 31 juli ACS Nano .