Naukowcy z Instytutu Technologicznego w Massachusetts (MIT) zauważyli, że kropelki wody, które spadają na specjalną powierzchnię, a następnie na niej "podskakują", przenoszą ładunek elektryczny. Eksperci twierdzą, że ich odkrycie doprowadzi do powstania bardziej wydajnych elektrowni, w których będzie wykorzystywany nowy sposób pozyskiwania energii - z atmosfery.
Badacze dowiedli, że w specjalnie wytworzonych warunkach kropelki wody mogą zachowywać się wbrew grawitacji. Zamiast "zjeżdżać" z powierzchni - zgodnie z powszechnym ciążeniem - krople podskakują, odrywając się od niej.
Dzieje się tak, gdy krople wody kondensują na powierzchni metalu, który pokryty jest specjalnego rodzaju powłoką superhydrofobową (nie dającą się zwilżyć przez wodę - przyp. red.), a następnie co najmniej dwie kropelki łączą się. Dzięki temu mogą "wyskoczyć" z powierzchni w wyniku uwolnienia nadmiaru energii powierzchniowej.
"Dziwne" zachowanie
Naukowcy nagrali to zjawisko, a następnie przeanalizowali zdjęcia. - Okazało się, że gdy połączone kropelki wyskakiwały, w powietrzu zaczęły odpychać się od siebie. Poprzednie badania nie wykazały takiego zachowania, więc kiedy zauważyliśmy to po raz pierwszy, byliśmy zaintrygowani - powiedział prof. Nenad Miljkovic z MIT.
Podwójnie naładowane
Naukowcom zależało na zrozumieniu tego zjawiska. W tym celu wykonali serię eksperymentów, w których użyli naładowanych elektrod. Gdy elektrody miały ładunek dodatni, kropelki były odpychane przez elektrodę i odpychały też same siebie, natomiast gdy ładunek był ujemny, kropelki były przyciągane przez elektrodę. Eksperci ustalili, że taki efekt spowodowany był przez dodatni ładunek kropel, który wytworzył się w momencie ich "wyskoku" w powietrze.
- Do procesu naładowania cząsteczek dochodzi, ponieważ kiedy krople tworzą się na powierzchni naturalnie, tworzy się podwójna warstwa elektryczna - ich powierzchnia naładowana jest dodatnio i ujemnie. Gdy sąsiednie krople zlewają się, to prowadzi do ich wyskoku z powierzchni. Wszystko to dzieje się tak szybko, że naładowane warstwy się rozdzielają. Niewielka część ładunku zostaje na kropli, a reszta na powierzchni - wytłumaczył prof. Miljkovic.
Korzyści dla elektrowni
Według badaczy ich nowe odkrycie spowoduje polepszenie efektywności elektrowni oraz doprowadzi do rozpowszechnienia pozyskiwania energii z kondensacji. Badanie wykazało, że kropelki mogą wyskakiwać z powierzchni na której doszło do skroplenia, a ten proces polepsza efektywność mechanizmu wymiany ciepła, który można wykorzystać do usprawnienia elektrowni. Oprócz tego naukowcy wytłumaczyli, że umieszczając dwie metalowe płyty na przeciw siebie można, za pomocą ruchu tych kropel, ułatwić proces wytwarzania energii.
Wyniki eksperymentu opublikowane zostały w "Nature Communications".
Autor: kt/map / Źródło: science daily
Źródło zdjęcia głównego: Shutterstock