The effect of surface texture on water droplet rebound on superhydrophobic surfaces

Abstract

[ES] Las superficies superhidrofóbicas muestran baja afinidad hacia el agua debido a la captura de aire en las asperezas de la superficie, lo que resulta en un ángulo de contacto alto superior a 150° y un ángulo de rodadura bajo inferior a 5°. El área de contacto reducida y la baja adhesión entre el sólido y un líquido proporcionan a las superficies superhidrofóbicas habilidades únicas, como autolimpieza, transferencia de calor mejorada por ebullición y condensación, recolección de niebla y antihielo, lo que las hace ampliamente aplicables tanto en la industria como en la vida cotidiana. Sin embargo, su utilización actualmente es muy limitada debido a la baja durabilidad de las características de mojado cuando se exponen a condiciones externas; por lo tanto, el desarrollo futuro de tales superficies debe centrarse en mejorar su robustez.

En este trabajo, se debe proporcionar una revisión bibliográfica sobre la mojabilidad, la fabricación de superficies superhidrofóbicas y los métodos actuales para evaluar la durabilidad de sus características de mojado. Se desarrollará un montaje experimental para la observación del rebote de gotas mediante imágenes de alta velocidad y la fabricación de superficies superhidrofóbicas con diversas texturas de superficie. Finalmente, se evaluará experimentalmente la robustez de los sustratos fabricados mediante la comparación de la eficiencia del rebote de las gotas en las superficies basada en el análisis de conjuntos de datos de imágenes de alta velocidad.

[EN] Superhydrophobic surfaces show low affinity toward water due to air entrapment in the surface asperities, resultingin a high contact angle above 150° and a low roll-off angle below 5°. The small contact area and low adhesion between the solid and a liquid provide superhydrophobic surfaces with unique abilities, such as self-cleaning, enhanced boiling and condensation heat transfer, fog-harvesting and anti-icing, making them widely applicable for industrial as well as everyday purposes. Their utilization is, however, currently very limited due to poor durability of wetting characteristics when exposed to external conditions; therefore, further development of such surfaces should focus on improving their robustness.

In this work, a literature review on the wettability, fabrication of superhydrophobic surfaces and current methods for assessing durability of their wetting characteristics should be provided. An experimental setup for observation of droplet rebound using high speed imaging and fabrication of superhydrophobic surfaces with various surface textures will be developed. Finally, the robustness of the fabricated substrates will be experimentally evaluated by comparing the efficiency of droplet rebound on the surfaces based on analysis of high-speed imaging data sets.