Equilibrium Droplet Shapes on Micro-Textured Biomimetic Surface

Nell'arida regione desertica della Namibia, vive una particolare specie di scarabeo nota come Onymacris unguicularis. A causa delle ardue condizioni di vita del deserto africano, con precipitazioni scarse e rare, questi insetti si affidano a banchi di nebbia per soddisfare la loro sete. Diverse ricerche precedenti, tra cui una recente produzione televisiva della BBC, Planet Earth II, hanno mostrato il comportamento straordinario di questi insetti: essi quando hanno bisogno di bere, scalano le dune per esporre il loro guscio a dei venti nebbiosi, caratteristici del deserto namibiano, raccogliendo su di esso gocce d'acqua. Nonostante tali osservazioni abbianoispirato negli anni numerosi studi, la meccanica alla base dell'interazione delle particelle d'acqua provenienti dalla nebbia con il loro guscio deve ancora essere globalmente compresa. Il presente studio si concentra sull'analisi di tale interazione liquido-solido, attraverso l'utilizzo di strumenti computazionali.Viene quindi condotta un'analisi computazionale di gocce d'acqua di vari volumi che si depositano su un modello microstrutturato ispirato al guscio dello scarabeo. Tale risultato è ulteriormente supportato dalla diretta osservazione dell'interazione dell'acqua su un campione similmente progettato e stampato tridimensionalmente. L'obiettivo della ricerca e' comprendere gli effetti di tale morfologia sulla raccolta dell'acqua, alla luce dei fenomeni di capillarità, bagnabilità e delle caratteristiche biologiche dello scarabeo.Questa tesi analizza delle interfacce di bagnatura, per mezzo di modellazione numerica con un programma open-source basato su sintassi Visual BASIC .NET. In particolare, lo studio si focalizza sulla superficie interfacciale aria/acqua, che dimostra di ridursi per gocce depositate sulla superficie microstrutturata, rispetto a ciò che accade per gocce identiche su una superficie ideale piatta e liscia. Vengono quindi formulate alcune ipotesi sull'influenza di tale riduzione sull'evaporazione, considerando il contesto biologico in cui vive lo scarabeo. Sono inoltre suggeriti ulteriori sviluppi di questa ricerca, al fine di ottenere una comprensione più completa delfenomeno.