Les scientifiques ont compris comment faire des disques congelés de glace à l’auto-copie sur une surface métallique à motifs, selon un nouvel article publié dans la revue ACS Applied Materials and Interfaces. C’est la dernière percée à sortir du Virginia Tech Lab de l’ingénieur mécanique Jonathan Boreyko.
Il y a quelques années, le laboratoire de Boreyko a démontré expérimentalement un effet de leidenfrost en trois phases dans la vapeur d’eau, l’eau liquide et la glace. L’effet de Leidenfrost est ce qui se passe lorsque vous tirez quelques gouttes d’eau sur une poêle très chaude et grésillante. Les gouttes lévitent, glissant autour de la casserole avec un abandon sauvage. Si la surface est d’au moins 400 ° Fahrenheit (bien au-dessus du point d’ébullition de l’eau), des coussins de vapeur d’eau ou de vapeur se forment sous eux, les gardant lévités. L’effet fonctionne également avec d’autres liquides, y compris les huiles et l’alcool, mais la température à laquelle elle se manifeste sera différente.
Le laboratoire de Boreyko a découvert que cet effet peut également être réalisé en glace simplement en plaçant un disque de glace plat et plat sur une surface chauffée en aluminium. Lorsque la plaque a été chauffée au-dessus de 150 ° C (302 ° F), la glace n’a pas lévité sur une vapeur comme le fait l’eau liquide. Au lieu de cela, il y avait un seuil significativement plus élevé de 550 ° Celsius (1 022 ° F) pour que la lévitation de la glace se produise. À moins que ce seuil critique ne soit atteint, l’eau de fonte sous la glace ne fait que bouillir en contact direct avec la surface. Traversez ce point critique et vous obtiendrez un effet Leidenfrost en trois phases.
La clé est un différentiel de température dans l’eau de fonte juste sous le disque de glace. Le bas de l’eau de fusion est bouillante, mais le haut de l’eau de fonte colle à la glace. Il faut beaucoup pour maintenir une différence de température aussi extrême, et cela consomme la majeure partie de la chaleur de la surface de l’aluminium, c’est pourquoi il est plus difficile d’atteindre la lévitation d’un disque de glace. La glace peut supprimer l’effet de leidenfrost même à des températures très élevées (jusqu’à 550 ° C), ce qui signifie que l’utilisation de particules de glace au lieu de gouttelettes liquides serait meilleure pour de nombreuses applications impliquant une extinction par pulvérisation: refroidissement rapide dans les centrales nucléaires, par exemple, la lutte contre les incendies ou la trempe chaude rapide lors de la façonnage des métaux.