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Materiais Avançados

Novo material evita congelamento repelindo gotas de água

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/11/2010

Material anticongelamento expulsa as gotas de água
Os círculos pontilhados indicam o ponto de impacto das gotas de água. Houve formação de gelo nas superfície hidrofílicas e hidrofóbicas, o que não ocorreu no novo material nanoestruturado, mesmo depois de um período significativo de tempo.
[Imagem: Joanna Aizenberg]

Engenheiros da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos, criaram um novo material nanoestruturado que repele as gotas de água antes que elas tenham oportunidade de congelar.

A descoberta poderá se tornar a solução para livrar definitivamente do congelamento as asas dos aviões, os vidros dos carros, os cabos de transmissão elétrica e até mesmo os trilhos de trens nos países de clima muito frio.

Repelente de água

Segundo os pesquisadores, integrar a tecnologia anticongelamento diretamente no material original é muito mais eficiente do que a aplicação de produtos químicos, como sprays ou sais, ou pelo simples aquecimento.

"Nós queríamos adotar um enfoque totalmente diferente e projetar materiais que evitassem naturalmente a formação de gelo repelindo as gotas de água," disse Joanna Aizenberg, coordenadora da pesquisa.

Eles começaram o trabalho com ciência básica, descobrindo que a formação de gelo não é um evento estático. Somente depois de estudar em detalhes todo o processo dinâmico do congelamento das gotículas de água - observando imagens em super câmera lenta do processo - é que eles projetaram um material nanoestruturado para lidar com o problema.

Quando uma gota de água atinge uma superfície, ela se espalha. Em uma superfície comum, ela estará imediatamente sujeita ao congelamento.

A equipe então projetou uma superfície dotada de nanoestruturas que fazem o processo se inverter. Ao atingir a superfície, a água imediatamente se retrai, formando novamente uma gota e é repelida, antes de ter a chance de se congelar.

O processo todo funciona como se a gota de água fosse uma bola, que quica sobre a superfície.

Ambientalmente correto

"Nós fabricamos superfícies com diversas geometrias e padronizações, como cerdas, lâminas e padrões interligados, como favos de mel e tijolos, para testar e entender os parâmetros críticos para otimização," conta Lidiya Mishchenko, que fez todos os experimentos.

Lidiya descobriu que as estruturas formadas por padrões interconectados podem suportar as colisões muito fortes das gotas de água que ocorrem durante as chuvas que atingem a lataria dos carros ou as asas dos aviões.

O material nanoestruturado evitou a formação de gelo em temperaturas entre -25 e -30 graus Celsius. Abaixo disso o problema não é muito grande porque a água fica com uma superfície de contato muito pequena com qualquer material, e o gelo que se forma é mais fácil de remover.

Os cientistas agora estão começando a fabricar peças grandes de seu material nanoestruturado para que ele possa ser testado em condições reais.

Uma superfície metálica à prova de congelamento será muito mais ambientalmente correta do que as técnicas atuais, quando as superfícies das asas dos aviões ou das fiações elétricas têm que ser lavadas com sais e outros produtos químicos, que acabam indo parar nos cursos d'água.

Bibliografia:

Artigo: Design of Ice-free Nanostructured Surfaces Based on Repulsion of Impacting Water Droplets
Autores: Lidiya Mishchenko, Benjamin Hatton, Vaibhav Bahadur, J. Ashley Taylor, Tom Krupenkin, Joanna Aizenberg
Revista: ACS Nano
Data: November 9, 2010
Vol.: Articles ASAP
DOI: 10.1021/nn102557p






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