Wetting phenomena : from basic science to applications - Silvestrini, Marion Lucia (2021)
O estudo da fenomenologia de molhabilidade em sólidos é de grande interesse devido às múltiplas aplicações tecnológicas de superfícies hidrofóbicas, hidrofílicas e oleofóbicas. Exemplos de tais aplicações incluem materiais auto-limpantes e superfícies capazes de purificar água. Além das aplicações, ainda existem dúvidas fundamentais quanto a transição entre os estados secos e molhados da superfície, como a existência de estados metaestáveis. Nesta tese aplicamos um método teórico para estudar a fenomenologia de molhabilidade. Inicialmente aplicamos este método para prever o estado molhado e o angulo de contato de gotas colocadas sobre superfícies específicas; esta abordagem nos guia para selecionar conjuntos de parâmetros relevantes para melhor analisá-los posteriormente. Então, usamos simulações de Monte Carlo do modelo celular de Potts, com os parâmetros escolhidos, para dois objetivos: no primeiro calculamos o perfil de energia livre de uma gota depositada sobre uma superfície de pilares. Neste estudo concluímos que existe apenas um mínimo na energia livre correspondente ao estado hidrofóbico enquanto que o estado hidrofílico pode apresentar múltiplos mínimos. O segundo objetivo é calcular a eficiência de separação da mistura água e óleo. Analisando diferentes superfícies, descobrimos que a eficácia de separação depende dos parâmetros da superfície. Além disso, observamos que, para uma gota composta de ambos líquidos, o comportamento da água pode ser previsto pelo método teórico, enquanto que o óleo se comporta de uma maneira complexa, parcialmente devido à formação de um filme de óleo na interface da gota com o ar. Acreditamos que nossos resultados possam esclarecer algumas das questões em abertos na área de molhabilidade e eventos raros.