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  5. Surface charge density and induced currents by self-charging sliding drops
 
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2024
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

Surface charge density and induced currents by self-charging sliding drops

File(s)
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Hauptpublikation
D4SM00205A.pdf
CC BY 3.0 Unported
Format: Adobe PDF
Size: 2.2 MB
TUDa URI
tuda/11990
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-276359
DOI
10.26083/tuprints-00027635
Autor:innen
Bista, Pravash ORCID 0000-0003-3807-1704
Ratschow, Aaron D. ORCID 0000-0001-6614-5008
Stetten, Amy Z. ORCID 0000-0003-3339-343X
Butt, Hans-Jürgen ORCID 0000-0001-5391-2618
Weber, Stefan A.L. ORCID 0000-0003-3052-326X
Kurzbeschreibung (Abstract)

Spontaneous charge separation in drops sliding over a hydrophobized insulator surface is a well-known phenomenon and lots of efforts have been made to utilize this effect for energy harvesting. For maximizing the efficiency of such devices, a comprehensive understanding of the dewetted surface charge would be required to quantitatively predict the electric current signals, in particular for drop sequences. Here, we use a method based on mirror charge detection to locally measure the surface charge density after drops move over a hydrophobic surface. For this purpose, we position a metal electrode beneath the hydrophobic substrate to measure the capacitive current induced by the moving drop. Furthermore, we investigate drop-induced charging on different dielectric surfaces together with the surface neutralization processes. The surface neutralizes over a characteristic time, which is influenced by the substrate and the surrounding environment. We present an analytical model that describes the slide electrification using measurable parameters such as the surface charge density and its neutralization time. Understanding the model parameters and refining them will enable a targeted optimization of the efficiency in solid–liquid charge separation.

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
16 Fachbereich Maschinenbau > Fachgebiet Nano- und Mikrofluidik (NMF)
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Soft Matter
Startseite
5045
Endseite
5052
Jahrgang der Zeitschrift
20
Heftnummer der Zeitschrift
26
ISSN
1744-6848
Verlag
The Royal Society of Chemistry
Ort der Erstveröffentlichung
London
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2024
Verlags-DOI
10.1039/D4SM00205A
PPN
527638609
Zusätzliche Infomationen
This article is part of the themed collection: Soft Matter Electrified

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