Самопроизвольно прыгающим каплям конденсата придумали работу

Капли конденсата на холодной трубке с гидрофобным покрытием
Фото: Nenad Miljkovic and Daniel Preston

Исследователи из Массачусетского технологического института обнаружили, что капли конденсата, самопроизвольно подпрыгивающие на сверхгидрофобных поверхностях, несут положительный электрический заряд, который можно использовать для выработки электричества. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications, кратко его содержание можно прочитать на сайте института.

То, что прыгающие капли несут заряд, ученые обнаружили, внимательно проанализировав видеозаписи процесса. Оказалось, что капли без видимых причин отталкиваются друг от друга во время полета. Наличие положительного заряда на каплях было подтверждено в эксперименте: они притягивались к катоду и отталкивались от анода.

По словам ученых, заряд капли приобретают из-за высокой скорости прыжка. Авторы уже придумали, как можно применить необычное явление: они предлагают усовершенствовать конденсаторы таким образом, чтобы охлаждающие трубы, покрытые гидрофобным составом располагались рядом с отрицательно зараженной пластиной. В таком случае капли будут с меньшей вероятностью попадать обратно на охлаждающие трубы и процесс конденсации ускорится.

С другой стороны, если конденсатор сделать из двух параллельных пластин, с одной из которых капли будут прыгать на другую (например, за счет разного покрытия) то такой конденсатор станет вырабатывать электричество. Единственное, что ему потребуется для работы — достаточно низкая температура «прыгающей» поверхности и высокая влажность.

То, что капли конденсата способны самопроизвольно подпрыгивать на гидрофобных поверхностях, было показано этой же группой исследователей в начале года. Явление объясняется тем, что при слиянии мелких капель в большие уменьшается общее поверхностное натяжение. При этом высвобождается некоторое небольшое количество энергии. Сила связи капель с сверхгидрофобной поверхностью, однако, настолько мала, что выделяющейся при слиянии энергии оказывается достаточно, чтобы заставить каплю подпрыгнуть. Данное явление интересно не только само по себе, но имеет потенциально важное практическое применение: отпрыгивающие капли быстро освобождают поверхность для конденсации новых, поэтому способны значительно ускорить энергообмен.