Установлено, что капли воды электризуются на водоотталкивающих покрытиях

Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре установили, как именно возникает электрический заряд при контакте воды с гидрофобными материалами. Работа опубликована в журнале Langmuir.

Аспирант Иньфэн Сюй из лаборатории Химаншу Мишры провел серию экспериментов с капиллярными трубками. Воду втягивали в гидрофобную капиллярную трубку, после чего выпускали капли в чашку Фарадея — медный сосуд с электрометром, который фиксировал электрический заряд капель. Исследователи применяли стеклянные капилляры с разными химическими покрытиями.

Эксперименты показали, что капли приобретают положительный или отрицательный заряд в зависимости от типа покрытия поверхности. Скорость поглощения жидкости и время ее нахождения в капилляре практически не влияли на величину заряда. Ключевым фактором оказалась скорость высвобождения капель: чем быстрее жидкость отделяется от поверхности, тем больший заряд образуется.

Многократное повторение циклов втягивания и выпускания воды выявило другую особенность. Основной заряд формируется именно на этапе выпуска капель, а не при первом контакте воды с поверхностью. Кроме того, изменение скорости высвобождения капель влияет на заряд при поглощении воды в следующем цикле.

Поверхность сохраняет «память» о предыдущих каплях и не возвращается в нейтральное состояние после каждого цикла. Это влияет на передачу заряда в последующих взаимодействиях.

Полученные данные важны для микрофлюидных устройств, где даже минимальный заряд воздействует на движение частиц и биомолекул. Результаты помогут повысить точность лабораторного оборудования и промышленных процессов с участием жидкостей.