ఉపరితలాలపై నీటి కదలిక .హించిన దానికంటే ఎక్కువ విద్యుత్ ఛార్జీని చేస్తుంది

డాక్టర్ జో బెర్రీ, డాక్టర్ పీటర్ షెర్రెల్ మరియు ప్రొఫెసర్ అమండా ఎల్లిస్ నేతృత్వంలోని ఈ బృందం, నీటి బిందువు ఒక చిన్న బంప్ లేదా కఠినమైన ప్రదేశంలో చిక్కుకున్నప్పుడు గమనించారు, ఇది ఒక అడ్డంకిని “దూకడం లేదా జారిపోయే వరకు” నిర్మించిన శక్తి, ముందు నివేదించబడని కోలుకోలేని ఛార్జీని సృష్టించింది.

ఉపరితలంపై నీటి యొక్క ఈ “స్టిక్-స్లిప్” కదలిక యొక్క కొత్త అవగాహన నియంత్రిత విద్యుదీకరణతో ఉపరితల రూపకల్పనకు మార్గం సుగమం చేస్తుంది, ఇంధన హోల్డింగ్ వ్యవస్థలలో భద్రతను మెరుగుపరచడం నుండి శక్తి నిల్వ మరియు ఛార్జింగ్ రేట్లను పెంచడం వరకు సంభావ్య అనువర్తనాలు.

“చాలా మంది ప్రజలు ఒక కిటికీలో లేదా కారు విండ్‌స్క్రీన్‌ను అప్రమత్తమైన రీతిలో ఒక కిటికీ లేదా కారు విండ్‌స్క్రీన్‌పైకి వస్తారు, కాని ఇది ఒక చిన్న విద్యుత్ ఛార్జీని ఉత్పత్తి చేస్తుందని తెలియదు” అని RMIT యొక్క స్కూల్ ఆఫ్ సైన్స్ వద్ద చేసిన పరిశోధన పర్యావరణం నుండి పరిసర శక్తిని సంగ్రహించడంలో మరియు ఉపయోగించడంలో ప్రత్యేకత కలిగి ఉంది.

“గతంలో, శాస్త్రవేత్తలు ఈ దృగ్విషయాన్ని ద్రవం ఒక ఉపరితలాన్ని విడిచిపెట్టినప్పుడు సంభవిస్తుందని అర్థం చేసుకున్నారు, ఇది తడి నుండి పొడిగా ఉంటుంది.

“ఈ పనిలో ద్రవంగా మొదట ఉపరితలం సంప్రదించినప్పుడు, పొడి నుండి తడి వరకు వెళ్ళినప్పుడు, మరియు తడి నుండి పొడి ఛార్జింగ్ కంటే 10 రెట్లు బలంగా ఉన్నప్పుడు ఛార్జీని సృష్టించవచ్చని మేము చూపించాము.

“ముఖ్యముగా, ఈ ఛార్జ్ కనిపించదు. మా పరిశోధన ఈ ఛార్జ్ ఎక్కడ నివసిస్తుందో ఖచ్చితంగా గుర్తించలేదు, కానీ ఇది ఇంటర్ఫేస్ వద్ద ఉత్పత్తి అవుతుందని స్పష్టంగా చూపిస్తుంది మరియు ఇది ఉపరితలంపై కదులుతున్నప్పుడు బిందువులో ఉంచబడుతుంది.”

మండే ద్రవాలతో కూడిన ఇంధన కంటైనర్ లోపల విద్యుత్ షాక్ ప్రమాదకరంగా ఉంటుందని బెర్రీ చెప్పారు, కాబట్టి ఒక ద్రవం కదిలిన తర్వాత ఘన ఉపరితలంపై వసూలు చేయాల్సిన అవసరం ఉంది.

“ఉపరితలాలపై ద్రవాల ప్రవాహం సమయంలో ఎలక్ట్రిక్ ఛార్జ్ ఎలా మరియు ఎందుకు ఉత్పత్తి అవుతుందో అర్థం చేసుకోవడం చాలా ముఖ్యం, ఎందుకంటే మేము నికర సున్నాకి పరివర్తన చెందడానికి అవసరమైన కొత్త పునరుత్పాదక మండే ఇంధనాలను అవలంబించడం ప్రారంభించాము” అని మెల్బోర్న్ విశ్వవిద్యాలయంలోని రసాయన ఇంజనీరింగ్ విభాగానికి చెందిన ద్రవ డైనమిక్స్ నిపుణుడు అయిన బెర్రీ చెప్పారు.

“ప్రస్తుతం, ఇప్పటికే ఉన్న ఇంధనాలతో, ప్రవాహాన్ని పరిమితం చేయడం ద్వారా, సంకలనాలు లేదా ఇతర చర్యలను ఉపయోగించడం ద్వారా ఛార్జ్ బిల్డ్-అప్ తగ్గించబడుతుంది, ఇవి కొత్త ఇంధనాలలో ప్రభావవంతంగా ఉండకపోవచ్చు. ఈ జ్ఞానం కొత్త ఇంధనాలలో ఛార్జీని తగ్గించగల పూతలను ఇంజనీరింగ్ చేయడానికి మాకు సహాయపడుతుంది.”

ఈ ఛార్జింగ్ ప్రభావాన్ని నీటితో మరియు టెఫ్లాన్, పాలిటెట్రాఫ్లోరోథైలీన్ (పిటిఎఫ్‌ఇ) లో ఉపయోగించిన పదార్థంతో ఈ బృందం పరిశోధించింది, ఈ అధ్యయనంలో, ప్రచురించబడింది భౌతిక సమీక్ష లేఖలు.

టెఫ్లాన్ అనేది పైపులు మరియు ఇతర ద్రవ నిర్వహణ పదార్థాలలో సాధారణంగా ఉపయోగించే ఒక రకమైన ప్లాస్టిక్, కానీ ఇది విద్యుత్తును నిర్వహించదు, దీని అర్థం ఉత్పత్తి చేయబడిన ఛార్జ్ సురక్షితంగా లేదా సులభంగా తొలగించబడదు.

బృందం పరిశోధన ఎలా నిర్వహించింది

ఈ బృందం టెఫ్లాన్ యొక్క ఫ్లాట్ ప్లేట్‌లో వ్యాప్తి చెందుతున్న మరియు సంకోచించే నీటి బిందువుల ద్వారా సృష్టించబడిన ఎలక్ట్రికల్ ఛార్జ్ మరియు సంప్రదింపు ప్రాంతాలను కొలుస్తుంది – ఉపరితలంపై బిందువుల కదలికను సమర్థవంతంగా అనుకరిస్తుంది.

ఈ బృందం వ్యక్తిగత ఫ్రేమ్‌ల బిందువుల ఫ్రేమ్‌లను అంటుకోవడం మరియు జారడం, ఛార్జ్లో మార్పు ఒకేసారి కొలుస్తారు.

“ముగ్గురు అద్భుతమైన కెమికల్ ఇంజనీరింగ్ మాస్టర్స్ విద్యార్థులు మెల్బోర్న్ విశ్వవిద్యాలయంలో వారి కోర్సులో భాగంగా మా ప్రయోగాలను ఏర్పాటు చేయడానికి మరియు నిర్వహించడానికి సహాయపడటం మాకు అదృష్టం” అని బెర్రీ చెప్పారు.

పరిశోధన ఫలితాలు

మెల్బోర్న్ విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన మొదటి రచయిత మరియు పిహెచ్‌డి విద్యార్థి షుయెజియా చెన్ మాట్లాడుతూ, మొదటిసారి నీటిని తాకినప్పుడు 0 నుండి 4.1 నానోకౌలాంబ్స్ (ఎన్‌సి) వరకు అతిపెద్ద మార్పును కలిగి ఉంది.

తడి మరియు పొడి దశల మధ్య ప్రత్యామ్నాయంగా నీటి-ఉపరితల పరస్పర చర్యగా ఈ ఛార్జ్ సుమారు 3.2 మరియు 4.1 ఎన్‌సిల మధ్య డోలనం చెందింది.

“విషయాలను దృక్పథంలో చెప్పాలంటే, పిటిఎఫ్‌ఇ ఉపరితలంపై కదలడం ద్వారా తయారు చేసిన నీరు మొత్తం మీ పక్కన మీ పక్కన దూకడం నుండి మీకు లభించే స్టాటిక్ షాక్ కంటే మిలియన్ రెట్లు చిన్నది” అని చెన్ చెప్పారు.

“ఆ ఛార్జ్ చాలా తక్కువగా అనిపించవచ్చు, కాని ఈ ఆవిష్కరణ వాస్తవ-ప్రపంచ అనువర్తనాల పరిధిలో ద్రవ-ఉపరితల పరస్పర చర్యలలో సృష్టించిన ఛార్జీని పెంచే లేదా నిరోధించే ఆవిష్కరణలకు దారితీస్తుంది.”

తదుపరి దశలు

ఈ పరిశోధన యొక్క ప్రభావం కాబోయే పరిశ్రమ భాగస్వాములతో వాణిజ్య సాంకేతిక పరిజ్ఞానాల అభివృద్ధిపై ఆధారపడుతుందని బృందం తెలిపింది.

ఇతర రకాల ద్రవాలు మరియు ఉపరితలాలతో స్టిక్-స్లిప్ దృగ్విషయాన్ని పరిశోధించాలని పరిశోధకులు యోచిస్తున్నారు.

“ఇతర ద్రవ మరియు ఉపరితల పదార్థ పరస్పర చర్యలలో ఛార్జ్ మొత్తం మరియు రేటు సంభావ్య వాణిజ్య అనువర్తనాల శ్రేణికి సంబంధించినది కావచ్చు” అని షెర్రెల్ చెప్పారు.

“స్టిక్-స్లిప్ మోషన్ అమ్మోనియా మరియు హైడ్రోజన్‌ను నిల్వ చేయడానికి మరియు రవాణా చేయడానికి ఉపయోగించే ద్రవ నిర్వహణ వ్యవస్థల భద్రతా రూపకల్పనను ఎక్కడ ప్రభావితం చేస్తుందో అధ్యయనం చేయాలని మేము ప్లాన్ చేస్తున్నాము, అలాగే విద్యుత్తును తిరిగి పొందటానికి మరియు శక్తి నిల్వ పరికరాల్లో ద్రవ మోషన్ నుండి ఛార్జింగ్ వసూలు చేసే పద్ధతులు.”