Estoy interesado principalmente en reducir la resistencia aerodinámica en los aviones y tengo la idea de que quiero aprender más sobre ...
¿Puede un recubrimiento superhidrofóbico reducir la resistencia en embarcaciones acuáticas como barcos y submarinos?
Si ese es el caso, ¿podría un recubrimiento superhidrofóbico disminuir el coeficiente de resistencia aerodinámica de los aviones haciéndolos más aerodinámicos? ¿O sería necesario algún otro material que sea fóbico al aire para esto, y existe?
Respuestas:
Superhidrofóbico las superficies generalmente consisten en una serie de pilares de micro / nano escala que aumentan el ángulo de contacto del agua en la superficie. Un mayor ángulo de contacto significa que el agua forma más gotas esféricas y puede desprenderse más fácilmente. Cambiar las propiedades químicas de la capa superficial también puede ayudar a cambiar el ángulo de contacto.
Estas superficies están optimizadas para afectar el ángulo de contacto del agua, por lo que no tendrán un efecto significativo en la resistencia de los vehículos (excepto en los barcos) o la detección por radar.
Sin embargo, las superficies con otros patrones / formas de estructuras pueden tener estos efectos. Ver menudillos o trajes de piel de tiburón para reducir la resistencia en aviones / nadadores y Recubrimientos antirreflejos de ojo de polilla. , para la luz, no para el radar, pero probablemente sea el tamaño de las funciones.
Los usos comunes de los recubrimientos súper hidrófobos son los parabrisas repelentes al agua para automóviles y las chaquetas impermeables.
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En resumen, aún es una pregunta abierta si se pueden hacer ahorros a largo plazo utilizando superficies súper hidrófobas (SHS) en los barcos.
Ha habido muchas reclamaciones, pero los beneficios aún no se han demostrado en los barcos reales. Hay muchos factores que entran en juego, como la durabilidad de la superficie, su costo, si la superficie debe limpiarse de maneras especiales, etc. Esto requerirá pruebas durante largos períodos de tiempo.
Hay una discusión sobre el potencial de SHS en el documento:
Triantafyllou, Michael, "Desafíos de la ciencia y la tecnología y oportunidades potenciales de cambio de juego", Informe especial 306: ingeniería naval en el siglo XXI, la base de la ciencia y la tecnología para futuras flotas navales, https://seagrant.mit.edu/publications/MITSG_10-36.pdf
Un libro reciente también discute SHS. Ver:
Perlin, Marc y Ceccio, Steven, "Mitigación de la resistencia hidrodinámica: métodos para reducir la resistencia hidrodinámica", 2015, 150 pp.
Tenga en cuenta que hay bastantes personas que hacen afirmaciones sin fundamento para la reducción de resistencia. Mi consejo es tratar cualquier reclamo de grandes ganancias de rendimiento con sospecha, y vigilar los desarrollos Informado por la Conferencia Internacional de Tanques de Remolque (ITTC). http://ittc.info/index.php
(Lo siento, pero no puedo ayudarlo con su pregunta sobre cómo se puede usar el SHS para afectar el avión).
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La resistencia viscosa del aire en un avión es realmente pequeña en comparación con la resistencia turbulenta que causa la formación de remolinos en el aire detrás del avión. Por esa razón, la hidrofobicidad de la superficie no es realmente lo que nos importa. Un objeto que viaja a través del aire debe ser muy pequeño o moverse a través del aire muy lentamente para experimentar solo resistencia viscosa. Todos los objetos que pasan por el aire experimentan una resistencia lineal de la vescosidad del aire por debajo de una cierta velocidad y una resistencia cuadrática y cuadrática de la turbulencia por encima de esa velocidad y para cualquier forma, la velocidad más baja que puede alcanzar un objeto de esa forma y la resistencia cuadrática varía según el recíproco de Tamaño del objeto.
En realidad, una sustancia no tiene que ser hidrofóbica para que el agua salga de ella. Cualquier nano-suave grabada sólida, amorfa o monocristalina, si el agua no la humedece completamente, se desprenderá porque su ángulo de contacto de retroceso estará muy cerca de su ángulo de contacto de avance.
Los aviones tienen otros problemas que vale la pena resolver. Uno de estos problemas es que las gotas de agua sobreenfriadas en el aire entran en el motor y se congelan y acumulan una capa gruesa de hielo. Hay un artículo completo de Wikipedia sobre cómo prevenir ese problema en https://en.wikipedia.org/wiki/Ice_protection_system .
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