Bilim insanları, kondensasyon sırasında ısı transferini önemli ölçüde artıran bir yüzey kaplaması geliştirdiler. Bu kaplama, tiny polymer yapılarını, su damlacıklarının oluşabileceği yerler olarak kullanarak ve bu damlacıkların hızla ayrılmalarını sağlayarak, yeni yüzeylerin sürekli taze alanlar oluşturmasına yardımcı oluyor.
KAIST'den (Korea Advanced Institute of Science and Technology) bir araştırma ekibi, Mekanik Mühendisliği Bölümü'nden Profesör Youngsuk Nam ve Kimya ve Biyomoleküler Mühendisliği Bölümü'nden Profesör Sung Gap Im liderliğindeki bir ekip, bu teknolojiyi, ultrathin bir polimer kaplama oluşturarak ve bu kaplamanın kalınlığını ve yapısını dikkatli bir şekilde kontrol ederek geliştirdi.
Condensation, su buharının sıvı suya dönüşmesi ile gerçekleşir. Bir örnek, soğuk bir içeceğin dış yüzeyinde oluşan su damlacıklarıdır. Endüstride, condensation, buharın suya dönüşmesi, deniz suyundan taze su üretimi ve elektronik ekipmanlardan ısı uzaklaştırılması gibi süreçlerde önemli bir rol oynar.
Bu sistemlerin verimli çalışması için, kondense suyun yüzeyden hızla uzaklaştırılması gerekir. Normal metal yüzeylerde, küçük su damlacıkları genellikle bir su filmine dönüşür. Bu film, ısı akışını azaltarak, ısı transfer verimliliğini düşürür.
Daha verimli bir süreç, su damlacıklarının ayrı ayrı kalması ve tekrar tekrar oluşması ile gerçekleşir. Bu davranış, "dropwise condensation" olarak adlandırılır. Su damlacıkları yerine sürekli bir film oluşturmadığı için, yüzey sürekli taze alanlar oluşturur ve ısı daha etkili bir şekilde yüzeyden geçer.
Önceki yüzey tasarımları, önemli bir sınırlamayla karşılaştı. Pürüzlü yüzeyler, daha fazla su damlacığı oluşum yeri sağlar, ancak aynı zamanda bu damlacıkları tuzağa düşürebilir ve uzaklaştırmayı zorlaştırabilir. Düz yüzeyler, su damlacıklarının kaymasını veya ayrılmalarını kolaylaştırır, ancak yeni su damlacıklarının oluşabileceği daha az yer sağlar.
Araştırmacılar, bu sorunu, önceden istenmeyen "hatalar" olarak görülen nanoscale polimer agregalarını kullanarak çözdüler. iCVD (initiated chemical vapor deposition) tekniğini kullanarak, bir yüzeyde cực ince bir polimer film oluşturdular.
Polimer filmi incelttikçe, yüzeyde birçok küçük polimer agregası oluştu. Araştırmacılar, bu yapıları su damlacıklarının oluşabileceği yerler olarak kullandı ve su damlacıklarının hızla ayrılmalarını sağladı. İnce polimer filmler, kalın filmlere göre yaklaşık üç kat daha fazla su damlacığı oluşturdu.
Araştırmacılar, ısı transferini %50'den fazla artıran bir yüzey kaplaması geliştirdiler. Bu kaplama, su damlacıklarının oluşmasını ve ayrılmalarını kolaylaştırdı vethus, ısı transferini önemli ölçüde artırdı.
Bu teknoloji, enerji verimliliğini artırmaya, su toplama ve elektronik soğutma sistemlerini geliştirmeye yardımcı olabilir.
