水滴滑動竟能發電！科學家揭開全新能源奧秘

科學家們最近發現，當水在物體表面流動時，特別是當它黏附後又滑過微小障礙物時，會產生比以往認知更強大的電荷。這項突破性發現可能徹底改變表面設計，為燃料儲存安全、能源儲存效率，甚至快速充電技術帶來革命性進展。

由RMIT大學和墨爾本大學的研究團隊，在Joe Berry博士、Peter Sherrell博士和Amanda Ellis教授的帶領下，發現水滴在表面移動時產生的電荷強度，竟比過去認為的高出10倍。研究指出，當水滴遇到表面的微小突起或粗糙處時，會累積力量直到突然跳躍或滑過障礙物，這個動作會產生持久的電荷，這是科學家們前所未見的現象。

Sherrell博士解釋，雖然大多數人會注意到雨水在窗戶或擋風玻璃上不規則地滑落，但很少人知道這過程中會產生微小的電荷。過去科學家們認為這種現象只發生在液體離開表面，從濕變乾的過程中。然而，這項研究顯示，當液體首次接觸表面，從乾變濕時，產生的電荷強度是濕變乾過程的10倍，而且這種電荷不會消失。

Berry博士強調，在含有易燃液體的燃料容器中，電荷積累可能導致危險，因此瞭解液體在表面流動時如何產生電荷至關重要。這對於我們開始採用新型可再生燃料，實現淨零排放轉型尤其重要。目前，對於現有燃料，我們透過限制流量、使用新增劑等方式來減少電荷積累，但這些方法可能對新型燃料無效。這項研究可能幫助我們開發能夠在新燃料中減少電荷的塗層。

研究團隊在《物理評論快報》上發表了這項研究，他們使用水和聚四氟乙烯（PTFE，即特氟龍）來研究這種充電效應。特氟龍是一種常用於管道和其他流體處理材料的塑膠，但它不導電，這意味著產生的電荷無法安全或輕易地移除。團隊測量了水滴在特氟龍平板上擴充套件和收縮時產生的電荷和接觸面積，模擬了水滴在表面移動的過程。

Chen Shuaijia，墨爾本大學的博士研究生和該研究的第一作者，表示水首次接觸表面時產生的電荷變化最大，從0到4.1納庫侖（nC）。隨著水與表面的互動在濕和乾之間交替，電荷在約3.2到4.1 nC之間波動。雖然這個電荷量可能聽起來微不足道，但這項發現可能引領創新，增強或抑制液體與表面互動中產生的電荷，應用於多種實際場景。

研究團隊表示，這項研究的影響取決於與潛在行業合作夥伴共同開發的商業技術。他們計劃研究其他型別的液體和表面的黏滑現象，這可能對多種潛在的商業應用相關。此外，他們還計劃研究黏滑運動如何影響流體處理系統的安全設計，例如用於儲存和運輸氨和氫的系統，以及從液體運動中回收電力和加速能源儲存裝置充電的方法。

參考文獻：Irreversible charging caused by energy dissipation from depinning of droplets on polymer surfaces，2025年3月11日，《物理評論快報》。