D’après pv magazine international.
Des chercheurs de l’université RMIT et de l’université de Melbourne ont révélé que l’eau, en se déplaçant sur une surface, peut produire une charge électrique jusqu’à dix fois supérieure à ce que l’on croyait jusqu’à présent.
Les scientifiques ont observé que lorsqu’une goutte d’eau rencontre une aspérité ou une petite bosse sur une surface, elle reste temporairement bloquée, accumulant de l’énergie jusqu’à ce qu’elle « glisse ou saute » par-dessus l’obstacle. Ce mouvement génère une charge électrique irréversible, un phénomène jamais documenté auparavant.
« Jusqu’à maintenant, on pensait que cette charge électrique se produisait uniquement lorsque l’eau quittait une surface, passant ainsi d’un état humide à un état sec », explique Peter Sherrell, chercheur à l’école des sciences du RMIT, spécialisé dans la capture et l’utilisation de l’énergie ambiante. « Notre étude montre que la charge peut également se créer dès le premier contact de l’eau avec une surface, lors du passage de l’état sec à l’état humide, et qu’elle est dix fois plus puissante que lors du processus inverse. »
L’équipe a mesuré la charge électrique et les zones de contact générées par l’étalement et la rétraction de gouttelettes d’eau sur une plaque en polytétrafluoroéthylène (PTFE), le matériau utilisé dans la fabrication du Téflon.
Image : Peter Clarke, RMIT University
Shuaijia Chen, doctorant à l’université de Melbourne et premier auteur de l’étude, précise que le premier contact de l’eau avec la surface a produit la plus forte variation de charge, passant de 0 à 4,1 nanocoulombs (nC). Par la suite, la charge a oscillé entre 3,2 et 4,1 nC au fil des alternances entre phases humides et sèches.
« Pour donner une idée, la charge électrique produite par l’eau sur une surface de PTFE est plus d’un million de fois inférieure à l’électricité statique que vous ressentez lorsque quelqu’un saute près de vous sur un trampoline », explique M. Chen. « Bien que cette charge semble minime, cette découverte pourrait ouvrir la voie à des innovations majeures, permettant d’amplifier ou de limiter la charge générée par les interactions entre liquides et surfaces dans de nombreuses applications pratiques. »
Cette nouvelle compréhension du phénomène de « stick-slip » (coller-glisser) de l’eau sur une surface ouvre des perspectives prometteuses pour la conception de surfaces à électrification contrôlée. Les applications potentielles sont vastes : amélioration de la sécurité dans les systèmes de stockage de carburant, avancées dans le stockage de l’énergie, ou encore optimisation des taux de charge.
Image : Peter Clarke, RMIT University
Peter Sherrell indique que l’équipe prévoit désormais d’étudier ce phénomène avec d’autres liquides et surfaces. « L’ampleur et la vitesse de la charge dans d’autres interactions entre liquides et matériaux pourraient avoir des implications dans de nombreuses applications commerciales », souligne-t-il. « Nous envisageons d’explorer comment le mouvement de stick-slip peut influencer la conception de systèmes de manipulation de fluides, comme ceux utilisés pour le stockage et le transport de l’ammoniac ou de l’hydrogène. Nous étudierons également des méthodes pour récupérer de l’électricité ou accélérer la charge à partir du mouvement des liquides dans des dispositifs de stockage d’énergie. »
Cette étude, intitulée « Irreversible charging caused by energy dissipation from depinning of droplets on polymer surfaces » (Charge irréversible causée par la dissipation d’énergie lors du décrochage de gouttelettes sur des surfaces polymères), a été publiée dans la revue scientifique Physical Review Letters.
Traduit par Marie Beyer.
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