Uraauurtava tutkimus paljastaa, miten veden vuorovaikutus pintojen kanssa tuottaa sähkövarauksia, ja korostaa sen vaikutuksia turvallisuuteen ja energian varastointiin.
Australialaiset tutkijat ovat tehneet merkittävän läpimurron ymmärryksessä siitä, miten vesi tuottaa sähkövarauksia liikkuessaan pintojen yli. Physical Review Letters -lehdessä julkaistut löydökset ovat peräisin RMIT-yliopiston ja Melbournen yliopiston yhteistyöstä, jota johti tohtori Joe Berryn, tohtori Peter Sherrellin ja professori Amanda Ellisin muodostama tiimi.
Tutkijat havaitsivat ilmiön, joka tunnetaan nimellä "tikkuliukuliike", joka tapahtuu, kun vesipisara tarttuu karkeaan tai epätasaiseen pintaan. Kun pisaran kiinnittymisestä johtuva voima kasvaa, se lopulta "hyppää tai liukuu" esteen ohi, mikä johtaa peruuttamattomaan sähkövaraukseen. Tämän varauksen on havaittu olevan jopa kymmenen kertaa voimakkaampi kuin aiemmin mitattu, kun vesi siirtyy märästä kuivaan tilaan, mikä osoittaa uuden sähköistymisen tason, kun vesi ensin koskettaa pintaa.
Ympäristön energian talteenottoon RMIT:n tiedekunnassa keskittyvä tohtori Peter Sherrell kommentoi yleisiä havaintoja pinnoille putoavista sadepisaroista todeten: ”Useimmat ihmiset huomaavat sadeveden tippuvan ikkunasta tai auton tuulilasista sattumanvaraisesti, mutta eivät ole tietoisia siitä, että se tuottaa pienen määrän sähkövarausta.” Hän selitti, että aiempi ymmärrys tästä varausilmiöstä rajoittui siirtymiseen märästä kuivaan, kun taas heidän tutkimuksensa paljastaa, että merkittävää varausta kehittyy myös siirryttäessä kuivista märkiin olosuhteisiin.
Tutkijat korostivat varauksen muodostumisen ymmärtämisen tärkeyttä turvallisuuden kannalta, erityisesti tilanteissa, joissa on mukana syttyviä nesteitä. Melbournen yliopiston kemiantekniikan laitoksella työskentelevä nestedynamiikan asiantuntija, tohtori Joe Berry, korosti polttoainesäiliöissä olevien sähköiskujen mahdollisia vaaroja. "Sähkövarauksen syntymisen ymmärtäminen nesteiden virratessa pintojen yli on tärkeää, kun alamme ottaa käyttöön uusia uusiutuvia syttyviä polttoaineita, joita tarvitaan siirtymiseen nollapäästöihin", hän sanoi. Berry selitti edelleen, että nykyiset strategiat varauksen muodostumisen vähentämiseksi olemassa olevien polttoaineiden kanssa saattavat osoittautua tehottomiksi uudempien uusiutuvien polttoaineiden kanssa, mikä korosti innovatiivisten lähestymistapojen tarvetta tämän ilmiön hallitsemiseksi.
Tutkimusryhmä tarkasteli erityisesti veden ja polytetrafluorieteenin (PTFE) välistä vuorovaikutusta. PTFE tunnetaan yleisesti teflonissa käytöstään. Tämä perustavanlaatuinen työ luo pohjan pinnanmuotoilun mahdollisille edistysaskeleille, jotka voivat johtaa turvallisempiin polttoaineisiin ja parempiin energian varastointijärjestelmiin. Tulevissa tutkimuksissa tarkastellaan tikku-luistoliikettä erilaisten nesteiden ja pintamateriaalien kanssa, mikä mahdollistaa laajemman ymmärryksen varauksen muodostumisesta erilaisiin kaupallisiin tarkoituksiin sovellettavissa olevista tekijöistä.
Tohtori Sherrell kommentoi tutkimuksen vaikutuksia nesteenkäsittelyjärjestelmien turvallisuuteen, erityisesti vedyn ja ammoniakin varastoinnissa ja kuljetuksessa, todeten: "Aiomme tutkia, miten tikku-luistoliike voi vaikuttaa nesteenkäsittelyjärjestelmien turvallisuussuunnitteluun, sekä menetelmiä sähkön talteenottamiseksi ja latauksen nopeuttamiseksi nesteen liikkeestä energian varastointilaitteissa." Tutkijat haluavat tehdä yhteistyötä teollisuuskumppaneiden kanssa muuttaakseen havaintonsa kannattaviksi kaupallisiksi teknologioiksi, joilla voisi olla merkittävää merkitystä useissa sovelluksissa, joilla pyritään edistämään energiaratkaisuja ilmastoteknologian yhteydessä.
