舞动的水滴为集水带来新的旋转

一种从空气中捕获淡水的更有效方法可能受到最初在早餐麦片碗中看到的运动现象的启发。

阿卜杜拉国王科技大学的研究人员观察到，当水滴从空气中凝结到涂有油的冷表面时，水滴就会开始复杂的舞蹈。这种运动类似于一种被称为麦圈效应的过程，即漂浮的谷物由于表面张力而趋于聚集，可能有助于加快沙特阿拉伯等干旱地区从大气中收集水分。

“我们对设计能够促进水凝结的表面感兴趣，这在传热和集水方面具有重要的应用，”领导这项研究的丹·丹尼尔实验室的研究员马库斯·林说。在典型的固体表面上，凝结的液滴以最小的运动粘附在表面上。“想象一下水在冷汽水罐上凝结，”林说。“只有当水滴变得足够大，重力将它们拉下来时，它们才会移动。”

丹尼尔、林和他们的合作者的想法是，添加一层薄薄的油膜可以润滑表面，从而产生高度流动的液滴，从而为进一步的液滴凝结腾出空间，从而提高凝结率。丹尼尔说，这个想法确实有效，但液滴移动的复杂方式完全令人惊讶。

一旦液滴增长到临界尺寸，它们就开始以类似于精心设计的舞蹈的独特模式在油中移动。林说：“它们最初以蛇形方式移动，然后转变为圆周运动，然后又返回。” “这些运动发生的尺度从微米到几厘米，并且持续了几个小时。”

这个过程的驱动力是，就像牛奶中的麦片一样，漂浮在油上的水滴被吸引向邻近的水滴。较大液滴的运动是由它们吞噬路径中较小液滴时释放的能量驱动的。

当油膜局部耗尽时，移动的液滴重新分布油膜并从蛇形运动转变为圆周运动。一旦当地石油恢复，蛇形舞蹈就会恢复。

丹尼尔说，随着淡水源压力的增加，这种无需能量输入、通过简单冷凝就能有效地从空气中捕获水的设备受到了广泛的追捧。“通过优化冷凝水滴的集体运动，我们可以大大提高冷凝率，从而设计出更高效的集水系统，”他说。

该团队计划进一步探索驱动液滴运动的机制，特别是研究从蛇形运动到圆形运动的转变。“另一个关键方面是探索潜在的应用，特别是在强化传热和集水方面，”林补充道。