Formación de gotas de agua con carga eléctrica sobre superficies

En un hallazgo del todo inesperado, unos investigadores han comprobado que pequeñas gotas de agua que se forman en una superficie superhidrófoba ensayada por ellos algún tiempo atrás, y que una vez formadas "saltan" fuera de esa superficie, resulta que transportan una carga eléctrica. El descubrimiento podría conducir al desarrollo de centrales eléctricas más eficientes, e incluso a que se encuentre una nueva manera de obtener energía de la atmósfera, según creen estos científicos.

Este hallazgo del equipo de Nenad Miljkovic, Evelyn Wang, Daniel Preston y Ryan Enright, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos, es un nuevo e inesperado paso en la línea de investigación iniciada con un trabajo anterior en el que se demostró que bajo ciertas condiciones, en vez de simplemente deslizarse hacia abajo y separarse de una superficie debido a la gravedad, las gotas en realidad pueden saltar hacia fuera de ella. Esto ocurre cuando gotitas de agua se condensan en la superficie de un metal con un tipo específico de recubrimiento superhidrófobo y al menos dos de las gotas experimentan un proceso de coalescencia (es decir, se juntan formando una gota mayor). Ellas pueden entonces saltar espontáneamente hacia fuera de la superficie, como resultado de una liberación de un exceso de energía.

En el nuevo trabajo, los investigadores han constatado, a través del análisis de filmaciones de alta velocidad, que cuando estas gotas saltan, se repelen la una a la otra durante el salto. En estudios previos no se había detectado tal efecto. Cuando Miljkovic y sus colegas lo vieron por primera vez, quedaron intrigados.

Con el fin de entender la razón de la repulsión entre las gotas después de que dejan la superficie en su salto, los investigadores realizaron una serie de experimentos utilizando un electrodo cargado. Cuando el electrodo tenía carga positiva, las gotitas eran repelidas por él y también entre ellas; cuando el electrodo tenía carga negativa, las gotas se desviaban hacia él. Esto ha permitido determinar que el efecto está causado por una carga eléctrica positiva que aparece en las gotitas al saltar de la superficie.

El descubrimiento inicial de que las gotitas pueden saltar desde la superficie de un condensador (un aparato que existe en la mayoría de las centrales eléctricas del mundo) provee un mecanismo para aumentar la eficiencia de la transferencia de calor en estos condensadores, mejorando así la eficiencia total de las centrales eléctricas. El nuevo hallazgo ahora brinda una forma de incrementar esa eficiencia aún más: Mediante la aplicación de la carga eléctrica apropiada a una placa de metal cercana, las gotitas saltadoras podrían ser alejadas de la superficie, reduciendo la probabilidad de que regresen al condensador.

Pero el nuevo descubrimiento también sugiere otra nueva aplicación posible, tal como aventura Miljkovic: Si se colocasen dos placas de metal paralelas expuestas a la intemperie, con una superficie que tenga gotas que saltan y la otra que las recoja, se podría generar un poco de electricidad a partir de la mera condensación de vapor de agua presente en el aire. Todo lo que sería necesario para que el singular generador funcionase sería una manera de mantener fría la superficie del condensador.

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