Ein Forschungsteam der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) hat eine neue Entdeckung zum Ladungseffekt an hydrophoben Oberflächen gemacht. Die in der Zeitschrift „Langmuir“ veröffentlichte Studie beleuchtet den spezifischen Mechanismus, durch den sich elektrische Ladungen bilden, wenn Wasser mit hydrophoben Oberflächen in Kontakt kommt.

Der leitende Forscher und Doktorand Yinfeng Xu wies darauf hin, dass dieses Phänomen kein seltenes Laborkuriosum sei, sondern in Umgebungsprozessen wie Tau- und Regentropfen sowie in industriellen Sprüh- und Mikrofluidiksystemen weit verbreitet ist. Das Team maß die Ladung, indem es Wasser in hydrophob beschichtete Kapillaren zog und dann in ein Faraday-Becher tropfen ließ. Dabei wurde festgestellt, dass die Tropfen je nach Art der Oberflächenbeschichtung entweder positiv oder negativ geladen sein können.

Die Experimente zeigten, dass die Flüssigkeitsabsorptionsrate nur einen geringen Einfluss auf die Ladung hat, während schnellere Ablösegeschwindigkeiten der Tropfen von der hydrophoben Oberfläche zu mehr Ladung führen. In jedem Zyklus ist die Phase der Tropfenfreisetzung der Hauptmoment der Aufladung, was der gängigen Intuition widerspricht, dass die Aufladung beim „ersten Kontakt“ erfolgt.

Die Studie entdeckte zudem einen Memory-Effekt an hydrophoben Oberflächen. Xu erklärte: „Die Grenzfläche kehrt nicht einfach nach der Freisetzung jedes Tropfens in einen neutralen Zustand zurück. Sie ‚erinnert‘ sich an den vorherigen Zustand, und diese Erinnerung beeinflusst, wie die Ladung in nachfolgenden Zyklen übertragen wird.“ Diese Entdeckung hilft, frühere widersprüchliche Beobachtungen in der wissenschaftlichen Gemeinschaft zu erklären.

Die Ergebnisse haben Anwendungswert für präzise Flüssigkeitshandhabungssysteme wie mikrofluidische Geräte. Xu sagte: „Indem wir klären, wann und wie die Ladung entsteht, können unsere Erkenntnisse dazu beitragen, die Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit mikrofluidischer Geräte zu verbessern.“ Das Team plant als nächsten Schritt, ein theoretisches Modell zu entwickeln, um die bei der Bewegung von Wasser über hydrophobe Oberflächen erzeugte Ladungsmenge vorherzusagen.

Veröffentlichungsdetails: Autoren: Yinfeng Xu et al., Titel: „Separation, Not Contact: Electrification at the Water–Hydrophobic Interface during Wetting–Dewetting Cycles“, erschienen in: Langmuir (2026). Zeitschrifteninfo: „Langmuir“