Испарение — такой естественный и повсеместно распространенный процесс, что его обычно не замечают. Примерно половина солнечной энергии, достигающей Земли, расходуется на изменение жидкого состояния вещества на газообразное. С 2017 года ученые ищут возможность использования потенциала испарения через «эффект гидровольтаики» — выработку электричества в процессе движения воды по заряженной поверхности наноустройства. Испарение создает постоянный поток внутри канальцев устройства, выполняющего роль крошечного насоса. То же самое происходит в капиллярах растений.
Пока ученые плохо понимают условия и физические явления, управляющие выработкой гидроэнергии на наноуровне. Этот пробел в знаниях попытались заполнить исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны. Они использовали сочетание экспериментов и моделирования для описания потоков жидкости, ионов и электростатических эффектов, возникающих в результате взаимодействия твердых и жидких веществ.
«Благодаря нашей новой, в высшей степени управляемой платформе мы впервые смогли оценить количественно гидроэлектрический феномен, уделив большое внимание различным межфазным взаимодействиям, — сказала Джулиа Тальябуэ, руководитель проекта. — Но в процессе мы также сделали крупное открытие: гидроэлектрические устройства могут работать в широком диапазоне солености. Это противоречит распространенному мнению о том, что для наилучшей производительности нужна самая чистая вода».
Созданное учеными устройство — первое в своем роде практическое применение метода наносферной коллоидной литографии, позволяющей создавать шестиугольную сеть точно расположенных кремниевых наностолбиков. Пространство между ними образует идеальные каналы для испарения жидкости, а его объем можно настраивать для жидкостей с разной концентрацией солей.
Практический потенциал своего открытия исследователи рассчитывают применить в утилизации обросного тепла.
Каждый, кто когда-либо видел молнию, бьющую с небес, знает, что воздух вокруг может быть буквально пропитан электричеством. Команда ученых продемонстрировала, что эту бесплатную энергию можно добывать из влаги нон-стоп. Для этого подойдет почти любой материал, лишь бы в нем были нанопоры менее 100 нм в диаметре.
