Flydende saltvand over denne superhydrofobe overflade kan generere elektricitet

Ingeniører ved University of California San Diego har udviklet en superhydrofob overflade, der kan bruges til at generere elektrisk spænding. Når saltvand strømmer over denne specielt mønstrede overflade, det kan producere mindst 50 millivolt. Bevis-of-concept-arbejdet kan føre til udvikling af nye strømkilder til laboratorie-på-en-chip-platforme og andre mikrofluidiske enheder. Det kunne en dag udvides til energihøstmetoder i vandafsaltningsanlæg, sagde forskere.

Et team af forskere ledet af Prab Bandaru, en professor i mekanisk og rumfartsteknik ved UC San Diego Jacobs School of Engineering, og førsteforfatter Bei Fan, en kandidatstuderende i Bandarus forskningsgruppe, offentliggjort deres arbejde i 3. oktober-udgaven af Naturkommunikation .

Hovedideen bag dette arbejde er at skabe elektrisk spænding ved at flytte ioner over en ladet overflade. Og jo hurtigere du kan flytte disse ioner, jo mere spænding du kan generere, forklarede Bandaru.

Bandarus team skabte en overflade så hydrofob, at den gør det muligt for vand (og alle ioner, det bærer) at flyde hurtigere, når de passerer over. Overfladen har også en negativ ladning, så en hurtig strøm af positive ioner i saltvand med hensyn til denne negativt ladede overflade resulterer i en elektrisk potentialforskel, skaber en elektrisk spænding.

"Den reducerede friktion fra denne overflade samt de deraf følgende elektriske interaktioner hjælper med at opnå betydeligt forbedret elektrisk spænding, " sagde Bandaru.

Overfladen blev lavet ved at ætse små kamme ind i et siliciumsubstrat og derefter fylde kammene med olie (såsom syntetisk motorolie brugt til smøring). I test, fortyndet saltvand blev transporteret med en sprøjtepumpe over overfladen i en mikrofluidisk kanal, og derefter blev spændingen målt over enderne af kanalen.

Der har været tidligere rapporter om superhydrofob, eller såkaldte "lotusblade" overflader designet til at fremskynde væskestrømmen ved overfladen. Imidlertid, disse overflader har hidtil været mønstret med små luftlommer - og da luft ikke holder ladningen, resultatet er en mindre elektrisk potentialforskel og dermed en mindre spænding. Ved at erstatte luft med en væske som syntetisk olie - som holder ladningen og ikke blandes med saltvand - skabte Bandaru og Fan en overflade, der producerer mindst 50 procent mere elektrisk spænding end tidligere designs. Ifølge Bandaru, højere spændinger kan også opnås gennem hurtigere væskehastigheder og smallere og længere kanaler.

Bevæger sig fremad, holdet arbejder på at skabe kanaler med disse mønstrede overflader, der kan producere mere elektrisk strøm.