капля- удар

Для транспортных средств, таких как самолеты, дождевая капля превращается в лед лишь в течение доли секунды, когда она падает на замерзший фюзеляж, что создает определенную угрозу безопасности. Чтобы бороться с этим явлением более эффективно, исследователи из Массачусетского технологического института стали искать и нашли способ, делающий водоотталкивающие поверхности лучше, чтобы избавиться от впитывания.

Новый метод основан на исследованиях, проведенных около шести лет назад. Тогда было обнаружено, что небольшие макроскопические элементы, добавленные к поверхности — ряд почти незаметных выступов, помогли разрушить форму и симметрию капли воды, когда она отскакивала от удара, тем самым увеличивая скорость, с которой она отлетала от этой поверхности. Количество времени, в течение которого капля находилась в контакте с поверхностью, было уменьшено примерно на 40 процентов, что также уменьшило количество времени, которое было для теплового обмена. Другими словами, это уменьшило риск замерзания дождевых капель на поверхности корпусов самолетов, имеющих достаточно времени, чтобы превратиться в лед.

Поведение капли воды ударяющейся о поверхность, очень похоже на то, как водяной шар врезаясь в твердую поверхность, растекается по ней при ударе, а это радикально увеличивает площадь контакта между ними. Этот процесс не только ускоряет процесс замерзания на крыле самолета, например, но может быть проблематичным так же в областях его корпуса, где скапливается агрессивная соль на поверхности, когда океанический спрей врезается в структуру и быстро испаряется.

Форма ребра, нанесенного на поверхность, была эффективна для ускорения отскакивания капель воды, но инженеры MTИ обнаружили, что более сложные структуры, такие, как чашеобразные кольца, имеют дополнительный эффект минимизации того, насколько капля может распространится до того, как она отскочит.

Когда капля попадает в макроскопическую структуру, она распространяется и заполняет ее, но только до тех пор, пока не достигнет края чаши, после чего она отклонится вверх и в конечном итоге отойдет от поверхности. Количество спреда не уменьшается, но, поскольку он отклоняется, существует минимальное взаимодействие между ним и обработанной поверхностью — что было конечной целью исследователей.

Эффективность этой структуры зависит от ее размера и размера капли, которая оказывает влияние, но даже если не удастся достигнуть этого эффекта для каждой капли, в целом все же есть определенное улучшение.
Помимо уменьшения образования льда на самолетах или даже гигантских широких лопастях ветротурбины, это исследование может также принести пользу водонепроницаемой одежде, которая является крупным рынком для гидрофобных материалов. Кольцевые структуры могут быть включены во многие материалы, например, ткани, для которых быстрая слив воды также помогает улучшить воздухопроницаемость водонепроницаемой одежды, сохраняя поры открытыми и чистыми.

Добавить комментарий