Pesquisadores da RMIT University e da University of Melbourne descobriram que a água gera uma carga elétrica até 10 vezes maior do que se pensava anteriormente quando se move por meio de uma superfície. Os acadêmicos observaram que quando uma gota de água ficava presa em uma pequena protuberância ou ponto áspero, a força aumentava até “pular ou escorregar” por um obstáculo, criando uma carga irreversível que não havia sido relatada antes.
“Anteriormente, os cientistas entendiam esse fenômeno como ocorrendo quando o líquido sai de uma superfície, que vai de úmida a seca”, disse Peter Sherrell, cuja pesquisa na Escola de Ciências da RMIT é especializada em capturar e usar energia ambiente do ambiente. “Neste trabalho, mostramos que a carga pode ser criada quando o líquido entra em contato pela primeira vez com a superfície, quando passa de seco para úmido, e é 10 vezes mais forte do que a carga úmida para seca.”
A equipe mediu a carga elétrica e as áreas de contato criadas por gotículas de água se espalhando e contraindo em uma placa plana do material usado em Teflon, ou politetrafluoretileno (PTFE).
Imagem: Peter Clarke, Universidade RMIT
Shuaijia Chen, primeiro autor e estudante de doutorado da Universidade de Melbourne, disse que a primeira vez que a água tocou a superfície criou a maior mudança na carga, de 0 para 4,1 nanocoulombs (nC). A carga oscilou entre cerca de 3,2 e 4,1 nC à medida que a interação água-superfície alternava entre as fases úmida e seca.
“Para colocar as coisas em perspectiva, a quantidade de carga elétrica que a água produzia ao se mover sobre a superfície do PTFE era mais de um milhão de vezes menor do que o choque estático que você pode receber de alguém pulando ao seu lado em um trampolim”, disse Chen.
“Essa quantidade de carga pode parecer insignificante, mas essa descoberta pode levar a inovações que podem aumentar ou inibir a carga criada em interações líquido-superfície em uma variedade de aplicações do mundo real.”
Os acadêmicos disseram que a nova compreensão desse movimento “stick-slip” da água sobre uma superfície abre caminho para o projeto de superfície com eletrificação controlada, com aplicações potenciais que vão desde melhorar a segurança em sistemas de retenção de combustível até avanços no armazenamento de energia e taxas de carregamento.
Imagem: Peter Clarke, Universidade RMIT
Sherrell disse que a equipe planeja agora investigar o fenômeno stick-slip com outros tipos de líquidos e superfícies, acrescentando que o impacto dessa pesquisa depende do desenvolvimento de tecnologias comerciais com possíveis parceiros da indústria.
“A quantidade e a taxa de carga em outras interações de materiais líquidos e de superfície podem ser relevantes para uma variedade de aplicações comerciais potenciais”, disse ele.
“Planejamos estudar onde o movimento stick-slip pode afetar o projeto de segurança de sistemas de manuseio de fluidos, como aqueles usados para armazenar e transportar amônia e hidrogênio, bem como métodos para recuperar eletricidade e acelerar o carregamento do movimento líquido em dispositivos de armazenamento de energia.”
O estudo, ‘Irreversible charging caused by energy dissipation from depinning of droplets on polymer surfaces’ foi publicado na revista científica Physical Review Letters.
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