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Un nuevo tipo de metasuperficie usa el sol para despejar las pantallas empañadas
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Cuando un par de anteojos se empañan, puede ser una molestia. Pero cuando se empaña el parabrisas de un automóvil o el casco de un astronauta, las consecuencias pueden ser fatales. Es por eso que los automóviles y los trajes espaciales tienen sus propios sistemas de aire acondicionado para eliminar o evitar el empañamiento.
Pero el aire acondicionado es costoso, voluminoso y no es amigable con el medio ambiente. Por lo tanto, los ingenieros y los científicos de materiales están ansiosos por encontrar una manera de prevenir el empañamiento de manera más efectiva.
Ingrese a Christopher Walker y sus colegas de ETH en Zurich, Suiza, quienes han diseñado un nuevo material con propiedades diferentes a todo lo que se encuentra en el mundo natural. Su material, o metasuperficie, para darle su nombre propio, captura la radiación del sol y la usa para quemar cualquier condensación o evitar que se forme en primer lugar. El resultado es una forma eficaz y relativamente económica de abordar este insidioso problema.
Una metasuperficie es un material diseñado para tener propiedades superficiales que no se encuentran en la naturaleza. A menudo se crean utilizando un patrón repetitivo de unidades más pequeñas, como las nanopartículas.
En este caso, el equipo crea su superficie cubriendo una lámina de sílice con nanopartículas de oro y sellándolas en su lugar con una capa de dióxido de titanio. Luego repitieron este proceso para crear varias capas.
Las nanopartículas absorben parte de la luz solar que las golpea, dando al vidrio un tinte. Pero también se calientan, elevando la temperatura de la superficie del vidrio hasta 10 °C.
Esa es la clave para evitar el empañamiento. El calor evita que el agua se condense o hace que el agua se evapore.
Una pregunta importante es si este enfoque supera las tecnologías antivaho convencionales. El más común de estos es recubrir el vidrio con un material superhidrofílico o superhidrofóbico. Estos no hacen nada para evitar la condensación, pero sí cambian el tamaño y el comportamiento de las gotas de agua que se forman, a menudo creando una fina capa continua de agua en la superficie.
Para averiguar cómo se compara la metasuperficie, el equipo la comparó con una superficie sin tratar y otras recubiertas con materiales superhidrofílicos y superhidrofóbicos.
Los resultados son persuasivos. Los investigadores dicen que su nueva metasuperficie reduce significativamente la tasa de condensación y aumenta la tasa de evaporación en comparación con otros materiales.
Y debido a que las nanopartículas de oro están protegidas por una capa de óxido de titanio, estas superficies también son robustas. Creemos que esta investigación conducirá a superficies pasivas antivaho y desempañador más robustas y mejoradas, dicen.
Es un trabajo interesante. La nueva metasuperficie es relativamente fácil de fabricar, lo que abre el camino a la fabricación a gran escala en una amplia gama de materiales, como vidrio y polímeros. Este enfoque daría como resultado ganancias de rendimiento considerables para aplicaciones tales como ventanas, parabrisas, pantallas electrónicas, cámaras, espejos y anteojos, afirman.
Por supuesto, el material aprovecha la luz solar, lo que plantea la cuestión de cómo podría funcionar de noche. La superficie todavía se puede limpiar o limpiar con aire fresco. Pero la metasuperficie plantea la posibilidad de otros mecanismos, como una fuente artificial de iluminación. En el futuro, el antivaho podría ser tan fácil como encender una luz.
Ref: arxiv.org/abs/1904.02534 : Metasuperficies transparentes que contrarrestan el empañamiento aprovechando la luz solar