据美国《化学与工程新闻》杂志报道,德国马克斯·普朗克聚合物研究所的研究人员发现,雨滴、露水等在运动过程中携带的微小电荷,可能对汽车车身和埃菲尔铁塔等建筑物造成腐蚀。实验显示,数千滴带电水滴会破坏特氟龙涂层并腐蚀其下方的铜片,而不带电的水滴则没有造成类似损伤。

研究人员多年前就注意到,雨水、露水、海浪和融雪产生的水滴会自发带上静电。他们认为,这一过程类似于固体间的摩擦起电,例如气球摩擦头发后产生静电。该研究共同作者、马克斯·普朗克研究所博士生倪中原(音)说,水滴在植物叶片、昆虫翅膀、建筑墙壁、窗玻璃和塑料等不同表面移动时会带电,这种接触或滑动起电现象与摩擦起电类似。

倪中原表示,水滴带电并不是新现象,但过去200年来人们并未给予重视。2023年,他和同事开始探究带电水滴是否会影响所接触的表面。实验中,他们让水依次流过四种常见表面——植物叶片、聚氯乙烯泡沫板、聚苯乙烯玻璃和常用疏水涂层PFOTS,然后滴在倾斜50度的镀特氟龙铜片上。

起初,团队每次只让几十滴水滴落到铜片上,再用电子显微镜检查,反复找不到腐蚀痕迹。有一次,倪中原让水滴持续滴落。他说,数千滴之后,水滴看起来像是钉在表面上。显微镜检查显示,带电水滴不仅破坏了特氟龙涂层,还腐蚀了下面的铜片,近距离观察如同擦伤的皮肤。而用不带电水滴重复实验,铜片和涂层均完好无损。

实验中的水滴只携带约0.2至2.0纳库仑的电荷,约为标准单位的十亿分之一,但造成的损伤十分明显。未参与研究的纽约州立大学宾汉姆顿分校机械工程教授周光文(音)评论说,这一发现表明水滴的带电状态,而不仅仅是其化学成分、酸度或机械冲击,可能影响腐蚀的开始过程。这一视角可能为设计更耐腐蚀的防护涂层和材料开辟新途径,尤其是在存在带电水滴的环境中。