استفاده از قطرات باردار آب درفناوری‌ تصفیه هوا

هرچه میدان الکتریکی قوی‌تر باشد، بیشتر احتمال دارد یک قطره آب تجزیه شود.اخیراً محققان "ام.آی.تی"(MIT) یک فرمول ساده ارائه کرده‌اند و ادعا می‌کنند که توسط این فرمول می‌توان به صورت دقیق قدرت میدان الکتریکی برای شکستن یک قطر آب را پیش‌بینی کرد. پژوهشگران بر این باورند که از این روش می‌توان در توسعه نوع جدیدی از دستگاه‌های تصفیه هوا یا آب و فضاپیماها استفاده کرد."جاستین بروز"(Justin Beroz) دانشجوی کارشناسی ارشد ام.آی.تی و نویسنده اصلی این مطالعه گفت: طی این مطالعه مهندسان و دانشمندان مجبور به انجام شبیه‌سازی‌های فشرده محاسباتی برای ارزیابی ثبات یک قطره الکتریکی شدند. با فرمولی که ما ارائه داده‌ایم به راحتی و تنها با داشتن یک کاغذ و مداد ساده می‌توان ثبات یک قطره الکتریکی را پیش‌بینی کرد.قطرات آب به علت تنش سطحی، کره‌های کوچک را تشکیل می‌دهند. با این حال، در حضور نیروهای دیگر، مانند یک میدان الکتریکی، تمایل دارند شکل خود را از دست بدهند. در حالی که کشش سطحی مولکول‌های آب را به داخل وارد می‌کند، نیروهای دیگر آنها را به بیرون می‌رانند. اگر میدان الکتریکی به اندازه کافی قوی باشد، قطره آب قادر نخواهد بود شکل دیگری پیدا کند که بتواند هر دو نیرو را متعادل کند و این موضوع سبب ناپایداری و شکستن قطرات می‌شود.

طی این مطالعه، پژوهشگران یک آزمایش انجام دادند و در آن قطرات آب را بر روی یک صفحه الکتریکی فلزی قرار دادند. آنها از یک دوربین با سرعت بالا برای مشاهده تغییرات شکل قطرات آب استفاده کردند.بروز طی این مطالعه اندازه‌های مختلف قطرات آب را تحت فشارهای مختلف میدان الکتریکی مورد بررسی قرار داد. او شکل ظاهری پایدار هر قطره آب را قبل از شکستن مشخص نمود و سپس پارامترهایی مانند حجم، ارتفاع و شعاع آنها را محاسبه نمود. او داده هر قطره آب را ترسیم کرد و متوجه شد که همه اینها به یک خط مستقیم می‌رسند.در ایجاد این فرمول جدید پژوهشگران از پنج پارامتر شعاع، حجم، کشش سطحی، قدرت میدان الکتریکی و الکتریک گذردهی قطرات آب استفاده کردند. به گفته پژوهشگران می‌توان از این فرمول برای توسعه تکنیک‌هایی مانند "الکترو اسپری"(electrospraying) استفاده نمود. از این روش معمولاً برای تجزیه بیومولکول‌ها در فضا استفاده می‌کنند.یافته‌های این مطالعه در مجله "Physical Review Letters" منتشر شد.