水の移動による電荷発生が予想以上 (Water movement on surfaces makes more electric charge than expected)

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2025-03-12 ロイヤルメルボルン工科大学 (RMIT)

水の移動による電荷発生が予想以上 (Water movement on surfaces makes more electric charge than expected)The team measured the electrical charge and contact areas created by water droplets spreading and contracting on a flat plate of Teflon – effectively simulating the movement of droplets over the surface. Credit: Peter Clarke, RMIT University

RMIT大学とメルボルン大学の研究者チームは、水が表面を移動する際、これまで考えられていたよりも最大10倍の電荷を生成することを発見しました。 彼らは、水滴が微細な凹凸に引っかかり、力が蓄積されて「跳ねる」または「滑る」際に、これまで報告されていなかった不可逆的な電荷が生じることを観察しました。この「スティック・スリップ」運動の新たな理解は、燃料保管システムの安全性向上やエネルギー貯蔵および充電速度の向上など、多岐にわたる応用の可能性を秘めています。研究チームは、テフロン製の平板上で水滴が広がったり収縮したりする際に生じる電荷と接触面積を測定しました。この発見は、液体が表面を流れる際の電荷生成の理解を深め、新たな表面設計やエネルギー技術の開発に寄与する可能性があります。

​<関連情報>

高分子表面上の液滴の脱滴によるエネルギー散逸が引き起こす不可逆的帯電 Irreversible Charging Caused by Energy Dissipation from Depinning of Droplets on Polymer Surfaces

Shuaijia Chen Ronald T. Leon, Rahmat Qambari, Yan Yan, Menghan Chen, Peter C. Sherrell, Amanda V. Ellis, and Joseph D. Berry
Physical Review Letters  Published: 11 March, 2025
DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.104002

Abstract

Interfacial energy dissipation during stick-slip motion of a liquid drop on a nonconductive polymer substrate is shown to lead to an irreversible increase in electrical charge. This previously unobserved phenomenon occurs during surface wetting, in contrast to the previously reported charge separation mechanism that occurs during dewetting. Understanding this electrification mechanism will facilitate the design of energy harvesters and aid the development of risk mitigation strategies for electrostatic buildup in liquid flow across a wide range of industrial applications.

1700応用理学一般
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