Инженеры MIT создали систему, контролирующую жидкость с помощью света
Стимулом для исследования послужило желание отделить нефть от воды, что необходимо при обработке соленой воды и сырой нефти из нефтяных скважин. Как только две этих жидкости смешиваются, их очень сложно разделить. В настоящее время для этого используется электричество, которое может отделить компоненты друг от друга, но это энергоемко и не работает, если в жидкости существуют примеси солей, что типично практически для любой воды на Земле.
Вместо того, чтобы сосредоточиться на воде или свете, исследователи из Массачусетского технологического института и Университета нефти и минералов имени короля Фахда изучили поверхность, на которой должно было осуществляться разделение, уделив большое внимание параметру смачиваемости структуры. В геофизике смачивание определяется как степень распространения жидкости распространиться по твердой поверхности.
Сделав все необходимые расчеты, исследователи приступили к созданию поверхности, состоящей из диоксида титана — фотовольтаического соединения, используемого в качестве загустителя в составе солнцезащитного крема, которое реагирует на свет. В состав поверхности также входило стекло и органический краситель. Крипа Варанаси, профессор машиностроения MIT, рассказывает, что команда вдохновлялась работами в области фотоэлектричества, где сенсебилизация красителей использовалась для повышения эффективности поглощения солнечной радиации. По его словами, связывание красителя с частицами двуокиси титана позволяет генерировать заряд при направленном освещении, что создает разницу электрических потенциалов поверхности и жидкости и таким образом приводит к изменению смачивающих свойств материала.
В результате, даже соленая вода отделяется от нефтесырья. Профессор полагает, что систематическое изучение взаимосвязи между потенциалом красителя и смачиваемостью контактирующей с ним жидкости позволит ученым разработать концепцию дизайна систем, которые в свою очередь смогут манипулировать жидкими средами. Выбор правильного красителя создает светоиндуцированное движение капель. Это особенно важно и потому, что основной источник света, Солнце, предоставляет неограниченный запас энергии для проведения испытаний и совершенствования световых систем. Именно специалисты MIT не так давно работали над другим прибором, который может извлекать чистую воду прямо из воздуха под воздействием солнечного света.