Un nuovo tipo di metasuperficie usa il sole per schiarire gli schermi nebbiosi

Pixabay

Quando un paio di occhiali si appannano, può essere fastidioso. Ma quando il parabrezza di un'auto o il casco di un astronauta si appannano, le conseguenze possono essere fatali. Ecco perché le auto e le tute spaziali hanno i propri sistemi di climatizzazione per rimuovere o prevenire l'appannamento.

Ma l'aria condizionata è costosa, ingombrante e poco rispettosa dell'ambiente. Quindi ingegneri e scienziati dei materiali sono desiderosi di trovare un modo per prevenire l'appannamento in modo più efficace.

Entrano Christopher Walker e colleghi dell'ETH di Zurigo, in Svizzera, che hanno progettato un nuovo materiale con proprietà diverse da qualsiasi cosa si trovi nel mondo naturale. Il loro materiale - o metasuperficie, per dargli il nome proprio - cattura la radiazione solare e la usa per bruciare la condensa o impedirne la formazione. Il risultato è un modo efficace e relativamente economico per affrontare questo problema insidioso.

Una metasuperficie è un materiale progettato per avere proprietà di superficie che non si trovano in natura. Sono spesso creati utilizzando uno schema ripetitivo di unità più piccole, come le nanoparticelle.

In questo caso, il team crea la loro superficie coprendo un foglio di silice con nanoparticelle d'oro e sigillandole in posizione con uno strato di biossido di titanio. Hanno quindi ripetuto questo processo per creare più livelli.

Le nanoparticelle assorbono parte della luce solare che le colpisce, conferendo al vetro una sfumatura. Ma si riscaldano anche, aumentando la temperatura superficiale del vetro fino a 10 °C.

Questa è la chiave per prevenire l'appannamento. Il calore impedisce all'acqua di condensare o fa evaporare l'acqua.

Una domanda importante è se questo approccio supera le tradizionali tecnologie anti-appannamento. Il più comune di questi è rivestire il vetro con un materiale superidrofilo o superidrofobo. Questi non fanno nulla per prevenire la condensa, ma cambiano le dimensioni e il comportamento delle goccioline d'acqua che si formano, creando spesso uno strato sottile e continuo di acqua sulla superficie.

Per scoprire come si confronta la metasuperficie, il team l'ha confrontata con una superficie non trattata e con superfici rivestite con materiali superidrofili e superidrofobici.

I risultati sono convincenti. I ricercatori affermano che la loro nuova metasuperficie riduce significativamente il tasso di condensazione e aumenta il tasso di evaporazione rispetto ad altri materiali.

E poiché le nanoparticelle d'oro sono protette da uno strato di ossido di titanio, anche queste superfici sono robuste. Riteniamo che questa ricerca porterà a superfici antiappannanti e antiappannanti passive più robuste e migliorate, affermano.

È un lavoro interessante. La nuova metasuperficie è relativamente facile da realizzare, aprendo la strada alla produzione su larga scala di un'ampia gamma di materiali come vetro e polimeri. Questo approccio comporterebbe notevoli miglioramenti delle prestazioni per applicazioni come finestre, parabrezza, display elettronici, fotocamere, specchi e occhiali, affermano.

Naturalmente, il materiale sfrutta la luce solare, il che solleva la questione di come potrebbe funzionare di notte. La superficie può ancora essere pulita o pulita con aria fresca. Ma la metasuperficie solleva la possibilità di altri meccanismi, come una fonte artificiale di illuminazione. In futuro, l'anti-appannamento potrebbe essere facile come accendere una luce.

Rif: arxiv.org/abs/1904.02534 : Metasuperfici trasparenti che contrastano l'appannamento sfruttando la luce solare

nascondere