Gotas de agua sobre hielo

El impacto de una gota de agua sobre una superficie ha sido materia de numerosos estudios.

La razón es que a partir de la colisión de la gota, se desencadenan eventos que además de ser espectaculares visualmente, tienen diferentes aplicaciones tecnológicas. Uno de estos eventos es que la gota rebota y “baila”. Hasta hace unos meses solo se habían observado dos formas de inducir este “baile”: la primera fue reportada en el siglo XVIII y se conoce como Efecto Leidenfrost, y la segunda requiere de una superficie superhidrofóbica (SHS). El Efecto de Leidenfrost ocurre cuando una gota impacta sobre una superficie sólida y muy caliente, provocando que se forme instantáneamente una capa de vapor (de 10 a 100 μm) debajo de ella. De esta manera, la gota queda flotando por unos instantes hasta que eventualmente se evapora. Si la gota impacta sobre una SHS que se encuentra a temperatura ambiente, también se observa el rebote, pero la causa es diferente. En una SHS el ángulo de contacto entre una gota y ella es mayor a 150º; esto es, la gota está lo más lejos posible de la superficie y el contacto es parcial debido a que la superficie posee espacios con aire atrapado. Como resultado, las fuerzas de adhesión interfaciales son débiles y la gota “baila” sobre la superficie.

Recientemente se descubrió otra manera de producir el efecto cautivador del brincoteo de las gotas usando para ello una superficie de dióxido de carbono a su temperatura de sublimación (-79ºC).  El fenómeno es muy similar a  los otros efectos. Inmediatamente después de que las gotas chocan con la superficie, estas alcanzan un diámetro máximo, luego se encogen e inician un proceso de rebote continuo. Durante el impacto de la gota se transmite calor a la superficie fría, lo que ocasiona que una película de vapor se forme en la interface, siendo esta la causa del rebote. C²

C. Antonini et al, Phys. Rev. Lett., vol. 111, 014501, 2013