/elektronik

Vands kærlighed til silicium får det til at løbe opad

Det er lykkedes amerikanske forskere at få vand til at løbe opad, uden ekstern energitilførsel.

Af Mads Ølholm, onsdag 17. mar 2010 kl. 10:54

Forskere fra University of Rochester's Institute of Optics har demonstreret, hvordan vand kan bevæge sig op ad en siliciumoverflade med en hastighed på 3,5 cm i sekundet – vel at mærke uden nogen tilførsel af energi.

Det fremgår af en netop offentliggjort artikel i tidsskriftet Optics Express.

At der ikke er tale om den rene teori, kan du se af nedenstående video, der viser, hvordan vand kryber op ad en tilsyneladende glat siliciumoverflade.

Professor Chunlei Guo og hans assistant Anatoliy Vorobyev, der står bag artiklen forklarer, at der dog ikke er tale om sort magi.

I siliciumoverfladen er der indgraveret mikroskopiske riller i et meget komplekst system som vandet løber i. Vandmolekyler binder sig som regel til hinanden, men binder sig hellere til silicium, hvorfor molekylerne rent faktisk kryber hen over hinanden for at komme i kontakt med silliciumoverfladen.

Og energien til alt dette kommer fra det faktum, at den energimængde, der binder vandmolekyler til hinanden er større end den, der binder vandmolekylerne til siliciumoverfalden.

Kølesystemer til computere
Opdagelsen forventes kan kunne bane vejen for blandt andet avancerede kølesystemer til computere.

Væsker er generelt meget mere effektive til at absorbere varme end luft, og derfor har væskekølede systemer altid været langt mere effektive, men også dyre. Derfor anvendes væskekølede systemer mest af entusiaster samt til avancerede serversystemer, hvor store mængder varme skal bortledes.



17. mar 2010 kl 11:59

Leif Neland

Få det til at slippe igen.

Så skal man bare finde ud af at få vandet til at slippe igen, så det kan drive en vandmølle på vej ned. :-)


17. mar 2010 kl 12:04

Bjarke Mønnike

Re: Få det til at slippe igen.

Ja jeg fik også perpetuum mobile i tankene :o)


17. mar 2010 kl 12:40

avatar

Flemming Rasmussen

Re: Få det til at slippe igen.

Samme problematik som i kapillarrør - der kan vand også løbe opad :o)


17. mar 2010 kl 13:01

Tomas Ussing

Nu må I F... stoppe

Samme problematik som i kapillarrør - der kan vand også løbe opad :o)

Det ER kapilarrør... eller for den sags skyld en kapilarPUMPE som er et helt almindeligt element i microfluid/diagnostik/test verdenen (graviditetssticks, PH-måle indikatorer etc.). Mads Ølhom: har du nogensinde stukket en serviet eller et kaffefilter ned i en sjat postevand...Same-same :-/


17. mar 2010 kl 15:20

Jens Ramskov

Re: Nu må I F... stoppe

Thomas Ussing er flippet helt ud over noget, som han mener er indlysende, men som jeg ikke tror, han har forstået til bunds.

Derfor vil jeg tillade mig at gøre opmærksom på, at kapillarrørsvirkningen eller superkapillararrørs-virkningen, som forskerne selv kalder det, skyldes den helt specielle overfladestruktur, som de har lavet.

Det er det nye og interessante ved denne forskning - og at det kan gennemføres i praksis, synes jeg ikke er indlysende.

Her er et par citater fra forskernes egen artikel i Optics Express:

Our study of the fluid dynamics shows that the extraordinarily strong self-propelling motion of water is due to a supercapillary effect from the surface structures we created.

In summary, we transform regular silicon surfaces to superwicking through direct high-intensity femtosecond laser surface structuring.

Artiklen 'Laser turns silicon superwicking' kan findes her
http://www.opticsinfobase.org/...6455


17. mar 2010 kl 16:14

Tomas Ussing

Re: Re: Nu må I F... stoppe

Thomas Ussing er flippet helt ud over noget, som han mener er indlysende, men som jeg ikke tror, han har forstået til bunds.

Jens! Med al respekt så har jeg arbejdet med microfluidt flow i de sidste 10 år. Jeg iagttager dagligt flow af vandige opløsninger i "wettingstrukturerede" laserbearbejdede microkanaler OG (for det ikke skal være løgn) så har jeg endda erfaring med Femtosekund struktureret silicium!

Jeg har læst paperet (indrømmet det havde jeg ikke før det første post) og er nu yderligere bekræftet i mit oprindelige indlæg. De "skriver" nogle relativt grove 100µm kanaler i Si'en vha FS laseren. FS laseren laver en grim/grumset overflade - dvs. en overflade med et relativt større overfladeareal (det er i grunden en utilsigtet effekt og den skyldes bl.a. den plasma som FS laseren laver i sit "skud"). Si er hydrophilt og når du øger overfladen OG laver kanaler (de 100µm af slagsen) så øger du den "vandtrækkende" effekt.
Den svenske virksomhed - Åmic - har i over ti år arbejdet med en kapilarpumpestruktur; først i Si/glas siden i polymer -> http://www.amic.se/default.asp...Id=1


17. mar 2010 kl 16:20

Tomas Ussing

...resten af mit indlæg

...http://www.amic.se/default.asp...d=6# og det har en del andre virksomheder og forskningsgrupper også i løbet af årene (Roche har bl.a. arbejdet med en model hvor man styrede dugpunkt/fordampning af en slig struktur, derved kunne man lave kontinuært stop-n-go flow styring) og bla bla bla...

Anyways - noget tyder faktisk på at d'herrer optikforskere IKKE har haft den store indsigt i området: laserstrukturering og styring af microfluidt flow. Det er noget man ofte ser (i forskningsverdenen) - forskere fra et "andet fagområde" opfinder lige pludselig "den dybe tallerken" inden for et alternativt område og så tror de det er rocket science. De skal nok få både funding og publicering da de jo søger begge dele ad deres normale kanaler.


17. mar 2010 kl 18:12

avatar

Holger Skjerning

Energien kommer fra...!

Til de to, der tænkte på "perpetuum mobile" og "hvor kommer energien fra", kan jeg tilføje, at det er overfladespændingen der trækket vandet opad (som i det nævnte trækpapir), og udfører et positivt arbejde. Og energien kommer ved at temperaturen af vandet falder en lille smule. Man kan også sige at kinetisk energi bliver til potentiel energi.


17. mar 2010 kl 18:53

Peter Lykke

Re: Energien kommer fra...!

Hehe, efter Thomas' indlæg MÅTTE jeg simpelthen læse den originale artikel. Og den viste sig at være særdeles - øh, velunderbygget og indeholdt bla. a følgende udødelige snips:

"Unlike a straw, though, there is no outside pressure pushing the liquid up; it rises on its own accord."

eller:
""Heat is definitely the number one problem deterring the design of faster conventional processors," said Michael Scott, a professor of computer science at the University, who is not involved in this research.

@Jens: Vi venter i spænding på dit svar. Det bliver sandelig ikke nemt.


18. mar 2010 kl 09:07

Jens Ramskov

Re: Re: Energien kommer fra...!

Jeg ser det nu ikke som min opgave at forsvare forskningen. Jeg ville blot gøre opmærksom på, at forklaringen var mere spændende og interessant end man umiddelbart kunne tro - og her kunne Mads Ølholm efter min mening have forklaret sig lidt bedre.

Nu fik jeg da lokket både Thomas Ussing og Peter Lykke til at læse hele artiklen, og det løftede da efter min mening kvaliteten af debatindlæggene betydeligt - en oprigtig tak for det.

Og så er jeg videre til næste emne: Videnskabministeren har indkaldt til pressebriefing om universiteterne renoveringer og nybyggerier om halvanden time.


18. mar 2010 kl 09:23

Tomas Ussing

Re: Re: Re: Energien kommer fra...!

...var mere spændende og interessant end man umiddelbart kunne tro...

Ja det kommer da så sandeligt an på hvad man tror på! (Gud, nisser, spøgelser etc.)

vh
Tomas (UDEN H.... OK!)


18. mar 2010 kl 13:03

avatar

Rasmus Skovmand

Re: Re: Re: Energien kommer fra...!

Jeg er helt enig med Jens. Og jeg vil tilføje, at debatklimaet her på Ingeniøren, efter min mening, har set bedre dage. Og nu hurtigt videre til artiklen.

Jeg tror stadig vi er nogen læsere, der undrer sig lidt over, hvordan energiregnskabet går op mht. dråbens vandring op ad pladen. Holger er inde på noget, men jeg er stadig ikke helt med. Kan dråben ved egen kraft vandre opad for evigt? Så forstår jeg det sådan, at energien kommer fra en varmetilførsel fra den omgivende luft. Dvs:

term. energi (luft) --> potentiel energi (H2O masse)

For mig er det facsinerende, at man ved at lave en special struktur i silicium, kan frembringe en (kemisk) reaktion mellem

vand + silicium + varme fra omgivelserne

der omdanner én energiform til en anden. Men ovenstående er udtryk for mit eget selvsving, så hvis Holger eller andre med indsigt vil fortsætte indlægget, vil det være godt.


18. mar 2010 kl 13:45

Peter Lykke

Re: Re: Re: Re: Energien kommer fra...!

@Jens: Tak for svaret. Jeg skrev mit indlæg for at gøre mit til at forhindre at Ingeniøren bliver en elektronisk form for "Illustreret Videnskab". Jeg tror Tomas er enig heri. Og det er i den ånd du og Mads skal opfatte vores kommentarer.
@Rasmus: - og det er i den samme ånd jeg ikke vil bide på den krog, du sender ud. Debat er altid noget med at bryde meninger, og hvis bølgerne står højt til tider, er det bare ærgeligt. Den slags sker og har altid sket, og det er derfor der findes moderatorer.

Når det så er sagt kan vi stadig måle efterdønningerne efter den maveplasker...


18. mar 2010 kl 16:17

avatar

Rasmus Skovmand

Re: Re: Re: Re: Re: Energien kommer fra...!

@Peter: Jeg mener ikke holdninger og kritik hører hjemme under artiklerne. Det bør foregå på en blog eller i selvstændige debattråde. Jeg tror at folk der læser Ingeniøren, deler en fælles interesse for teknik og naturvidenskab. For meget snak, der ikke vedkommer det faglige indhold, får folk til at undgå debatten, og det er rigtig ærgerligt. Jeg håber du skriver en kommentar til de sidste 15 linjer i mit indlæg også.


19. mar 2010 kl 00:14

John Rasmussen

Leif Neland: Jeg tror dette vil virke:

Hvis man bøjer pladen fremover og samtidig lader krybesporerne blive mindre og mindre for til sidst helt at forsvinde, så vil vandmolekylerne ikke længere kunne klamrer sig så fast og på et tidspunkt når pladen bliver helt glat og bøjningen overstiger 90 graders vinkel vil jordens tiltrækningskraft overgå vandmolekylernes bindingskraft til pladen og hokus pokus, så har vi en evighedsmaskine ;-)


19. mar 2010 kl 02:07

Baldur Norddahl

Re: Leif Neland: Jeg tror dette vil virke:

Ser man ikke på videoen hvad der sker? Præcis som med en serviet, så bliver pladen våd. Og så stopper effekten. Den næste dråbe kravler ikke op når pladen allerede er våd.


19. mar 2010 kl 08:34

Tomas Ussing

Re: Re: Leif Neland: Jeg tror dette vil virke:

...som med en serviet, så bliver pladen våd. Og så stopper effekten...

Liiiiige præcis: "som en våd serviet"...no more, no less.

Jeg har hørt en historie om en australsk gut der fik patent på hjulet; han havde beskrevet hjulet's funktion i floromvundne og tekniske vendinger og så røg den lige igennem systemet :-O


19. mar 2010 kl 09:29

Tomas Ussing

Circular transportation facilitation dev

...historie om en australsk gut der fik patent på hjulet;..

FYI: http://www.newscientist.com/ar...html


Ny i debatten? Opret en brugerkonto

  • Seneste nyt
  • Mest læste
  • Topdebat
Populært på Facebook
 

Nyhedsbrev

Tilmeld dig vores nyhedsbrev.