Các nhà nghiên cứu từ Đại học RMIT và Đại học Melbourne, Australia phát hiện ra nước di chuyển trên bề mặt, khi giọt nước gặp phải điểm gờ nhỏ hoặc điểm gồ ghề trên bề mặt, nó sẽ tích tụ lực cho đến khi nó đột nhiên “nhảy” hoặc “trượt” qua chướng ngại vật.
Chuyển động này có thể tạo ra điện tích mạnh hơn tới 10 lần so với suy nghĩ trước đây, điều mà các nhà khoa học chưa từng nghĩ đến.
Điện năng ẩn giấu của nước
Hầu hết mọi người đều thấy nước mưa nhỏ giọt xuống cửa sổ hoặc kính chắn gió ô tô một cách ngẫu nhiên, nhưng không biết rằng nó có thể tạo ra một lượng điện tích nhỏ.
Trong khám phá mới, nhóm nghiên cứu chỉ ra điện tích có thể được tạo ra khi chất lỏng lần đầu tiếp xúc với bề mặt, khi nó chuyển từ khô sang ướt và mạnh hơn gấp 10 lần so với điện tích từ ướt sang khô.
Điều quan trọng là điện tích này không biến mất. Công việc của nhóm nghiên cứu không xác định chính xác vị trí điện tích này nằm ở đâu, nhưng rõ ràng cho thấy nó được tạo ra tại giao diện và có thể được giữ lại trong giọt nước khi nó di chuyển trên bề mặt.
Việc hiểu được cách thức và lý do điện tích được tạo ra trong quá trình chất lỏng chảy qua bề mặt là điều quan trọng. Chẳng hạn, cú giật điện bên trong thùng chứa nhiên liệu chất lỏng dễ cháy có thể gây nguy hiểm. Vì vậy, cần phải xả điện tích tích tụ trên bề mặt rắn một cách an toàn sau khi đã chuyển chất lỏng đi.
Nhóm nghiên cứu đo điện tích của nước như thế nào?
Nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu hiệu ứng tích điện này bằng nước và vật liệu dùng trong Teflon, polytetrafluoroethylene (PTFE) trong nghiên cứu này, được công bố trên tạp chí Physical Review Letters.
Teflon là loại nhựa thường sử dụng trong đường ống và các vật liệu xử lý chất lỏng khác, nhưng nó không dẫn điện, nghĩa là điện tích sinh ra không thể được loại bỏ một cách an toàn hoặc dễ dàng.
Nhóm nghiên cứu đã đo điện tích và diện tích tiếp xúc được tạo ra bởi các giọt nước lan tỏa và co lại trên một tấm Teflon phẳng, mô phỏng hiệu quả chuyển động của giọt nước trên bề mặt.
Sau đó, nhóm sử dụng một máy ảnh chuyên dụng để chụp từng khung hình giọt nước bám vào và trượt ra, đồng thời đo sự thay đổi điện tích.
Phát hiện trong phép đo điện tích
Các nhà nghiên cứu cho biết, lần đầu tiên nước chạm vào bề mặt đã tạo ra sự thay đổi điện tích lớn nhất, từ 0 - 4,1 nanocoulomb (nC).
Điện tích dao động trong khoảng từ 3,2 - 4,1 nC khi tương tác giữa nước và bề mặt xen kẽ giữa pha ướt và pha khô.
Để hình dung rõ hơn, lượng điện tích mà nước tạo ra khi di chuyển trên bề mặt PTFE nhỏ hơn một triệu lần so với cú sốc tĩnh điện mà bạn có thể gặp phải khi ai đó nhảy cạnh bạn trên một tấm bạt lò xo.
Lượng điện tích này có vẻ không đáng kể, nhưng hiểu biết mới này về chuyển động “dính - trượt” của nước có thể dẫn đến những cải tiến thiết kế, giúp tăng cường hoặc ức chế điện tích được tạo ra trong tương tác của bề mặt chất lỏng.
Khám phá này có thể giúp ích trong nhiều ứng dụng thực tế, chẳng hạn như hệ thống sử dụng để lưu trữ và vận chuyển amoniac và hydro, cải thiện tính an toàn của kho nhiên liệu, tăng cường khả năng lưu trữ năng lượng.
