麻省理工学院的研究人员在一项新的发现中发现,在某些条件下,水滴实际上可以从表面“跳开”,而不是简单地通过重力从一个表面滑落,这是一个令人意外的发现。具体来说,当微小的水滴凝结并形成于超疏水性表面时,就会形成一种情况,如果其中的两个水滴聚结,则新形成的水滴实际上会自发地从表面“逸出”,从而导致“飞跃”释放多余的表面能,以及液滴从表面跳下时在液滴上形成净正电荷的结果。
研究人员认为,这一新发现可用于提高常规发电厂的效率,也可以开发出全新的利用大气中能量的方法。
这样的图像显示了液滴从超疏水表面(中心的光带)上脱落,表明液滴带电。内纳德·米利科维奇(Nenad Miljkovic)和丹尼尔·普雷斯顿(Daniel Preston)
麻省理工学院更详细地解释了这些发现:
为了理解跳跃液滴在离开表面后之间排斥的原因,研究人员使用带电电极进行了一系列实验。可以肯定的是,当电极带有正电荷时,液滴会相互排斥。当它带有负电荷时,液滴被吸引向它。这证实了这种影响是由于液滴从表面跳开时在液滴上形成的净正电荷引起的。
之所以进行充电,是因为当液滴在表面上形成时,它们自然会在其表面上形成双电层-一层成对的正电荷和负电荷。当相邻的液滴聚结并导致其从表面跳出时,该过程发生得如此之快以至于电荷分离。它在液滴上留下一点电荷,而其余的留在表面上。
液滴可能从冷凝器表面跳出的最初发现(冷凝器表面是世界上大多数发电厂的核心组件),提供了一种机制来增强这些冷凝器上的传热效率,从而提高电厂的整体效率。现在,新发现提供了一种进一步提高效率的方法:通过对附近的金属板施加适当的电荷,可以将跳跃的液滴从表面拉出,从而降低了重力或周围蒸气向表面流动产生的阻力将其推回到冷凝器上的可能性。 。
研究人员和麻省理工学院博士后纳内德·米尔科维奇(Nenad Miljkovic)表示:“现在,我们可以使用外部电场来减轻”液滴向冷凝器转移的趋势,并“增强传热”。
有趣的发现,尤其是当您考虑某些可能性时……正如米尔耶科维奇所说:“通过将两个平行的金属板敞开放置,其中一个表面会飞散液滴,而另一个表面会收集它们……您可以仅从周围空气的冷凝中产生一些能量。所需要做的只是保持冷凝器表面凉爽的方法,例如附近湖泊或河流的水。您只需要在潮湿的环境中保持寒冷的表面即可。”Miljkovic及其团队正在努力证明这一概念。
这项新研究刚刚发表在《自然通讯》杂志上。
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