Ingenjörer vid University of California San Diego har utvecklat en superhydrofob yta som kan användas för att generera elektrisk spänning. När saltvatten rinner över denna speciellt mönstrade yta, den kan producera minst 50 millivolt. Arbetet med proof-of-concept kan leda till utvecklingen av nya kraftkällor för lab-on-a-chip-plattformar och andra mikrofluidikenheter. Det skulle en dag kunna utvidgas till energiskördsmetoder i vattenavsaltningsanläggningar, sa forskare.

Ett team av forskare ledd av Prab Bandaru, en professor i mekanisk och rymdteknik vid UC San Diego Jacobs School of Engineering, och första författare Bei Fan, en doktorand i Bandarus forskargrupp, publicerade sitt arbete i numret 3 oktober av Naturkommunikation .

Huvudtanken bakom detta arbete är att skapa elektrisk spänning genom att flytta joner över en laddad yta. Och ju snabbare du kan flytta dessa joner, ju mer spänning du kan generera, förklarade Bandaru.

Bandarus team skapade en yta så hydrofob att den gör det möjligt för vatten (och alla joner det bär på) att flöda snabbare när de passerar över. Ytan har också en negativ laddning, så ett snabbt flöde av positiva joner i saltvatten med avseende på denna negativt laddade yta resulterar i en elektrisk potentialskillnad, skapar en elektrisk spänning.

"Den minskade friktionen från denna yta såväl som de elektriska interaktionerna som följer av detta hjälper till att erhålla avsevärt förbättrad elektrisk spänning, sa Bandaru.

Ytan gjordes genom att etsa små åsar i ett kiselsubstrat och sedan fylla åsarna med olja (såsom syntetisk motorolja som används för smörjning). I tester, utspätt saltvatten transporterades med en sprutpump över ytan i en mikrofluidkanal, och sedan mättes spänningen över ändarna av kanalen.

Det har förekommit tidigare rapporter om superhydrofob, eller så kallade "lotusblad"-ytor utformade för att påskynda vätskeflödet vid ytan. Dock, dessa ytor har hittills mönstrats med små luftfickor – och eftersom luft inte håller laddning, resultatet är en mindre elektrisk potentialskillnad och därmed, en mindre spänning. Genom att ersätta luft med en vätska som syntetisk olja – som håller laddningen och inte blandas med saltvatten – skapade Bandaru och Fan en yta som producerar minst 50 procent mer elektrisk spänning än tidigare konstruktioner. Enligt Bandaru, högre spänningar kan också erhållas genom snabbare vätskehastigheter och smalare och längre kanaler.

Går vidare, teamet arbetar med att skapa kanaler med dessa mönstrade ytor som kan producera mer elektrisk kraft.