às Vezes, a água se espalha de forma uniforme quando atinge uma superfície; às vezes, ele esferas em pequenas gotículas. Embora as pessoas tenham notado essas diferenças desde os tempos antigos, uma melhor compreensão dessas propriedades, e novas formas de controlá-las, podem trazer novas aplicações importantes.materiais com uma afinidade especial para a água — aqueles que se espalha através, maximizando o contato — são conhecidos como hidrofílicos., Aqueles que naturalmente repelem a água, causando a formação de gotículas, são conhecidos como hidrofóbicos. Ambas as classes de materiais podem ter um impacto significativo sobre o desempenho das usinas de energia, eletrônica, asas de avião e usinas de dessalinização, entre outras tecnologias, diz Kripa Varanasi, professor associado de engenharia mecânica no MIT. Melhorias em superfícies hidrofílicas e hidrofóbicas poderiam fornecer garrafas de ketchup onde o condimento apenas desliza para fora, vidros que nunca se enevoam, ou usinas que torcem mais eletricidade a partir de uma determinada quantidade de combustível.,

Foto: cortesia de Rong Xiao e Nenad Miljkovic

Hidrofílicos e hidrofóbicos materiais é definida pela geometria de água sobre uma superfície plana, especificamente, o ângulo entre uma gota da ponta e a superfície abaixo dele. Isto chama-se o ângulo de contacto.If the droplet spreads, wetting a large area of the surface, then the contact angle is less than 90 graus and that surface is considered hydrophilic, or water-loving (from the Greek words for water, hydro, and love, philos)., Mas se a gota forma uma esfera que mal toca a superfície-como gotas de água em uma grelha quente-o ângulo de contato é mais de 90 graus, e a superfície é hidrofóbica, ou temendo a água.
But the terminology doesn’t stop there: Most current research on hydrophobic and hydrophilic materials is focused on extreme cases — namely, superhidrophobic and superhidrophilic materials. Embora as definições destes Termos sejam menos precisas, superfícies onde gotículas apertadas formam um ângulo de contato de mais de 160 graus são consideradas superhidrofóbicas., Se as gotículas são espalhadas quase plana, com um ângulo de contato de menos de 20 graus, a superfície é superhidrofílica.”em muitos casos, é o comportamento extremo que é útil na engenharia”, diz Evelyn Wang, uma professora associada de engenharia mecânica no MIT especializada em materiais superhidrofóbicos. Por exemplo, as superfícies de condensadores em usinas de dessalinização ou usinas de energia funcionam melhor quando eles são superhidrofóbicos, então gotículas constantemente deslizam e podem ser substituídas por novas., Inversamente, para aplicações onde a água flui sobre uma superfície para evitar o superaquecimento, é desejável ter um material superhidrofílico, para assegurar o máximo contato entre a água e a superfície.por que esses fenômenos acontecem? É essencialmente uma questão de química superficial, que é determinada pelas características dos materiais utilizados. A forma de uma superfície também pode amplificar os efeitos: Por exemplo, se um material hidrofóbico, criando nanopatterns em sua superfície pode aumentar a área de contato com uma gota, amplificando o efeito e tornando a superfície superhydrophobic., Similarmente, nanopatterning de uma superfície hidrofílica pode torná-la superhidrofílica. (Há exceções, no entanto, onde tipos especiais de padronização podem reverter as propriedades ordinárias de um material.)
torna — se mais complicado quando as coisas estão se movendo-como é frequentemente o caso em situações do mundo real. Por exemplo, quando uma superfície plana é inclinada, qualquer gota nela pode começar a deslizar, distorcendo suas formas., Assim, além das medições dos ângulos de contato estáticos, uma compreensão completa das propriedades de uma superfície também requer uma análise de como os ângulos de contato em seu avanço (frente) e recuando (para trás) diferem quando a superfície é inclinada. porque o mundo natural está cheio de superfícies hidrofóbicas e hidrofílicas, os fundamentos do fenômeno têm sido conhecidos pelos cientistas por pelo menos dois séculos. Por exemplo, a folha de lótus é um exemplo bem conhecido de um material hidrofóbico, protegendo a planta aquática de se tornar encharcada., Algumas espécies, como o besouro stenocara do Deserto do Namibe da África, combinam ambas as características: as costas e asas do inseto têm solavancos hidrofílicos que encorajam a condensação do nevoeiro; estes são cercados por fossas hidrofóbicas, que coletam as gotículas resultantes e os canalizam para a boca do besouro — permitindo-lhe sobreviver em um dos lugares mais secos da Terra.uma área de interesse moderno em superfícies hidrofóbicas e hidrofílicas tem a ver com a eficiência energética., Superfícies superhidrofóbicas em desenvolvimento por pesquisadores no MIT e em outros lugares poderiam levar a uma melhor transferência de calor em condensadores de usinas de energia, aumentando sua eficiência global. Tais superfícies também poderiam aumentar a eficiência das usinas de dessalinização.,
Novas tecnologias também têm contribuído para o campo: A capacidade de criar nanopatterned superfícies, com protuberâncias ou saliências apenas alguns bilhonésimos de um metro de diâmetro, tem permitido uma nova geração de água que chamam de água e despejo de materiais; novos de alta resolução de imagens de superfícies em movimento possibilitou a melhor compreensão dos processos envolvidos.pesquisa possibilitada por novas tecnologias torna possível entender e manipular esses comportamentos em um nível de detalhe impensável há uma década ou duas., Mas, às vezes, os novos métodos mostram como os cientistas já tinham percebido as coisas há muito tempo: “é incrível”, diz Varanasi, “que algumas das coisas que podemos validar agora foram previstas há um século.”