Revestimento transforma defeito em vantagem e retira 5,5 vezes mais calor

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/08/2026

Ilustração conceitual: Um filme polimérico em nanoescala depositado sobre um tubo de cobre promove a nucleação de gotículas durante a condensação do vapor de água, facilitando a evaporação rápida das gotículas. A imagem circular mostra os agregados em nanoescala na superfície do polímero, que contribuem para a nucleação da condensação.
[Imagem: KAIST]

Revolução do calor

Parece não haver limites para uma aparente "revolução do calor" que vem acontecendo nos últimos anos, que inclui descobertas como o movimento do calor como onda, a existência de um calor viscoso, uma exceção à lei de 200 anos que rege a transferência de calor, a possibilidade de o calor dar marcha-a-ré e, finalmente, a descoberta de que o calor pode ser direcionado e totalmente controlado - são todas descobertas muito recentes, com impactos ainda difíceis de prever.

Desta vez, pesquisadores coreanos saíram um pouco das teorias e foram para algo mais mão-na-massa: Eles descobriram um modo de aumentar a velocidade de transferência de calor por condensação em até 5,5 vezes.

A condensação é o processo pelo qual o vapor de água se transforma em água líquida. É fácil observá-la no dia a dia, como quando gotas se formam na superfície de um copo de bebida gelada.

Mais interessante ainda é que a condensação é usada em inúmeros processos industriais, de modo que esta nova tecnologia deverá contribuir para a melhoria da eficiência energética de usinas de energia, instalações de dessalinização e inúmeras outras aplicações, o que inclui aprimorar o desempenho de resfriamento dos dispositivos eletrônicos.

Diagrama mostrando as duas fases de formação do revestimento que acelera a transferência de calor: A formação do nanofilme polimérico (em cima) e a aplicação do tratamento térmico por recozimento (embaixo).
[Imagem: Jun Soo Kim et al. - 10.1038/s41467-026-75621-5]

Extração de calor por condensação

A extração de calor por condensação é o processo inverso da evaporação, sendo uma transição de fase exotérmica, do estado gasoso para o líquido, na qual a substância libera para o meio ao seu redor a energia térmica que havia acumulado durante a vaporização. Em uma superfície metálica, por exemplo, as pequenas gotículas condensadas precisam se desprender, expondo repetidamente uma nova área de superfície. Essa condensação em gotas permite que o calor seja transferido de forma mais eficaz.

Funciona perfeitamente nos livros-texto, mas na prática há um dilema. Se você aumentar a rugosidade da superfície para criar mais locais onde as gotículas possam se formar, isso fará com que elas fiquem presas, dificultando seu desprendimento e reduzindo a transferência de calor. Por outro lado, tornar a superfície mais lisa facilita o desprendimento das gotículas, mas reduz o número de locais disponíveis para a formação de novas gotículas.

Jun Kim e colegas do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST) conseguiram vencer essa relação de compromisso fundamental usando "defeitos" dos filmes poliméricos, que têm a tendência a formar agregados em nanoescala. Quanto mais se diminui a espessura do filme, mais defeitos se formam. A equipe transformou esse problema em vantagem, usando os pequenos agregados poliméricos como centros de nucleação, nos quais as gotículas de água formam-se facilmente - a formação de gotículas aumentou em três vezes em comparação com os filmes mais espessos.

A equipe então adicionou uma etapa de tratamento térmico para reduzir a força que mantém as gotículas aderidas à superfície, o que permite que as gotículas se desprendam antes de crescerem muito. Em outras palavras, a espessura da película aumenta a nucleação das gotículas, enquanto o tratamento térmico promove a remoção das gotículas.

O ganho total foi marcante: O coeficiente máximo de transferência de calor por condensação atingiu aproximadamente 88 kW.m².K, um desempenho cerca de 5,5 vezes maior do que o de uma superfície de cobre convencional operando com água. O revestimento também apresentou um desempenho mais de 50% superior ao de uma superfície com revestimento hidrofóbico tradicional.

Testes reais da tecnologia de transferência de calor.
[Imagem: Jun Soo Kim et al. - 10.1038/s41467-026-75621-5]

De computadores a usinas

Aplicada a usinas de energia ou trocadores de calor industriais, esta nova tecnologia poderá ajudar a melhorar a eficiência energética, transferindo calor de forma mais eficaz. Também torna-se possível fazer uma coleta de água mais eficiente nos dispositivos de dessalinização e de captação de água da chuva. A remoção de calor mais rápida dos processadores e demais circuitos eletrônicos são outra área que deverá tirar proveito rapidamente da inovação.

"Esta pesquisa é significativa porque utiliza nanoestruturas anteriormente consideradas defeitos como características que auxiliam na formação de gotículas. Apresentamos um novo método para melhorar a eficiência da transferência de calor, controlando separadamente a formação e a remoção de gotículas. Como essa tecnologia pode formar revestimentos extremamente finos e uniformes, mesmo em superfícies com formatos complexos, esperamos que ela seja utilizada em diversas aplicações energéticas e ambientais, incluindo trocadores de calor industriais," disse o professor Youngsuk Nam.

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