Tamamen beklenmedik bir bulgu olarak, MIT araştırmacıları süperhidrofobik bir yüzey üzerinde bulunan su damlacığının elektrik yüküyle beraber yüzeyden uzağa ‘sıçrama’ yaptığını keşfettiler. Araştırmacılar, bulgunun daha verimli enerji santrallerine ve atmosferden enerji elde etmenin yolunu açabileceğini söylüyorlar.
Bulgular, MIT doktora sonrası Nenad Miljkovic, Makine Mühendisliği Profesörü Evelyn Wang ve diğer iki araştırmacı tarafından hazırlanan bildiri halinde the Journal Nature Communications da yayınlanmıştır.
Miljkovic bu keşfin MIT ekibinin önceki çalışmalarının bir uzantısı olduğunu belirtiyor. Bu iş damlacıkların yer çekiminden dolayı yüzeyden ayrılıp akmasından ziyade belirli koşullar altında gerçekte sıçrama yaptıklarını göstermiştir. Bu durum, özel bir tür süperhidrofobik kaplama yapılan metal bir yüzey üzerinde suyun yoğunlaştırılmasıyla oluşan damlacıkların en az ikisinin birleşmesiyle meydana gelmektedir. Daha sonra bu damlacıklar fazla yüzey enerjisinin salınımının bir sonucu olarak kendiliğinden yüzeyden sıçrama yapabilmektedir.
Yeni araştırmalar sonrasında Miljkovic ‘’Yüksek hızlı video analiz yardımıyla bu damlacıkların sıçrama anını kaydettik. Sıçrama sırasında birbirlerini itmekte olduğunu gözlemledik. Önceki çalışmalar böyle bir etki göstermemiştir. Olayı ilk gözlemlediğimizde ilgimizi çekti.’’ diye söylemektedir.
Araştırmacılar, yüzeyden ayrıldıktan sonra sıçrayan damlacıklar arasındaki itme kuvvetlerinin nedenini anlamak için, yüklü bir elektrot kullanılarak bir dizi deney gerçekleştirdiler. Doğal olarak, pozitif yüklü elektrot etki ettiğinde, damlacıklar hem birbirleri hem de elektrot tarafından itme kuvvetine; negatif yüklü elektrotla etki edildiğinde damlacıklar elektroda doğru çekim kuvvetine maruz kaldılar. Bu iş, yüzeyden sıçrama yapan damlacıklar üzerinde net pozitif bir yükün neden olduğu etkiyi belirlemiş oluyor.
Şarj işlemi gerçekleşir çünkü bir yüzeyde damlacıklar şekil itibariyle doğal olarak elektriksel çift tabaka (eşleşmiş pozitif ve negatif yüklerden oluşan bir tabaka) oluşturur. Damlacık bir diğer damlacıkla (yüzeyden sıçramaya neden olan) birleştiği zaman yük ayrımı o kadar hızlı gerçekleşir ki damlacık üzerinde az miktarda yük kalır ve geri kalan yük yüzeyde bırakılır.
Miljkovic
‘’İlk tespitlerden biri; damlacıkların bir kondansatör (dünya elektrik santrallerinin en önemli bileşeni) yüzeyinden sıçraması kondansatörde gerçekleşen ısı transferinin verimini artırmak için bir mekanizma sağlayabilir ve bu da elektrik santrallerinin genel verimini geliştirebilir. Yeni bulgular bu verimliliği daha da artırmak için bir yol sağlayacak: yakınındaki metal plakanın uygun yükle yüklenmesiyle ve damlacıkların kondansatör üzerinde itilme olasılığının ne yer çekimine ne de yüzeyi çevreleyen buhar akışının oluşturduğu kuvvetlere bağlı olmadan azalmasıyla sıçrayan damlacıklar yüzeyden çekilebilecektir. ‘’
‘’Şu an ısı transferini geliştirmek veya azaltmak için damlacıkların herhangi bir eğilimini kondansatöre aktarmayla harici bir elektrik alan kullanma imkanımız bulunuyor.’’
‘’Bulgu aynı zamanda diğer olası uygulamalara da yön verebilecek. Açık alanda damlacıkların sıçramasını ve toplanmasını sağlayan iki ayrı metal plaka yerleştirerek (sadece havadaki nemden) enerji üretilebilir. Mutlak gerekli olan şey kondansatör yüzeyini serin (göl ve nehir yakınındaki sular gibi) tutmanın bir yolunu bulmaktır. Sadece nemli bir ortamda soğuk bir yüzey gerekir. Biz bu kavram üzerinde çalışıyoruz.’’ diye açıklıyor.3
