Immagini SEM della superficie super-idrofobica Credito: Comunicazioni sulla natura
Gli ingegneri dell'Università della California a San Diego hanno sviluppato una superficie super idrofoba che può essere utilizzata per generare tensione elettrica. Quando l'acqua salata scorre su questa superficie appositamente modellata, può produrre almeno 50 millivolt. Il lavoro di prova del concetto potrebbe portare allo sviluppo di nuove fonti di alimentazione per piattaforme lab-on-a-chip e altri dispositivi di microfluidica. Potrebbe un giorno essere esteso ai metodi di raccolta dell'energia negli impianti di desalinizzazione dell'acqua, ricercatori hanno detto.
Un team di ricercatori guidati da Prab Bandaru, un professore di ingegneria meccanica e aerospaziale presso la UC San Diego Jacobs School of Engineering, e primo autore Bei Fan, uno studente laureato nel gruppo di ricerca di Bandaru, hanno pubblicato il loro lavoro nel numero del 3 ottobre di Comunicazioni sulla natura .
L'idea principale alla base di questo lavoro è creare tensione elettrica spostando gli ioni su una superficie carica. E più velocemente puoi spostare questi ioni, più tensione riesci a generare, spiegò Bandaru.
Il team di Bandaru ha creato una superficie così idrofoba da consentire all'acqua (e agli ioni che trasporta) di fluire più velocemente quando ci passa sopra. La superficie contiene anche una carica negativa, quindi un rapido flusso di ioni positivi in acqua salata rispetto a questa superficie caricata negativamente si traduce in una differenza di potenziale elettrico, creando una tensione elettrica.
"Il ridotto attrito di questa superficie e le conseguenti interazioni elettriche aiutano a ottenere una tensione elettrica notevolmente migliorata, "disse Bandaru.
La superficie è stata realizzata incidendo minuscole creste in un substrato di silicio e quindi riempiendo le creste con olio (come l'olio motore sintetico utilizzato per la lubrificazione). Nei test, l'acqua salata diluita è stata trasportata dalla pompa a siringa sulla superficie in un canale microfluidico, e quindi la tensione è stata misurata ai capi del canale.
Configurazione sperimentale Credito: Comunicazioni sulla natura
Ci sono stati rapporti precedenti su super-idrofobico, o cosiddette superfici a "foglia di loto" progettate per accelerare il flusso del fluido in superficie. Però, queste superfici sono state finora modellate con minuscole sacche d'aria e poiché l'aria non trattiene la carica, il risultato è una minore differenza di potenziale elettrico e quindi, una tensione minore. Sostituendo l'aria con un liquido come l'olio sintetico, che mantiene la carica e non si mescola con l'acqua salata, Bandaru e Fan hanno creato una superficie che produce almeno il 50 percento in più di tensione elettrica rispetto ai progetti precedenti. Secondo Bandaru, tensioni più elevate possono essere ottenute anche attraverso velocità del liquido più elevate e canali più stretti e più lunghi.
Andando avanti, il team sta lavorando alla creazione di canali con queste superfici modellate in grado di produrre più energia elettrica.
