Water heeft onverwacht het potentieel om een ​​enorme rekkracht of spanning te weerstaan ​​vanwege de interne cohesiekracht. Onder extreme spanning zou de hydrostatische druk van het water als absoluut negatief worden weergegeven. Het begrip van zo'n unieke thermodynamische niet-evenwichtstoestand in het fasediagram van water is nog steeds wazig, wat tot veel nieuwsgierigheid in het veld heeft geleid. Desalniettemin, nadat botanici het eerst in het xyleem van bomen hadden ontdekt, kon deze zogenaamde negatieve druk van uitgerekt water worden ontworpen om extreem grote drukverschillen te genereren. Het is gebruikt in een reeks geavanceerde toepassingen voor warmte- en massaoverdracht, waaronder de on-chip synthetische boom voor continue waterextractie, nanoporeuze membranen met ultrahoge grensvlakwarmtestromen, enzovoort.

Onderzoekers van de Wuhan University in China, onder leiding van prof. Kang Liu, bedachten een contactloze optische karakteriseringsaanpak om de waarde van negatieve druk in uitgerekt water nauwkeurig te detecteren, met name in microfluïdische systemen. Deze methode voorkomt direct contact met uitgerekte water en vermindert de noodzaak voor ingewikkelde meetcomponenten. Hun idee is om te beginnen met de vervorming van een hydrogeloppervlak veroorzaakt door de extreem grote negatieve druk die zich ophoopt in de hydrogelholtes. Door een verband te leggen tussen negatieve druk in de hydrogelholtes en de vervorming van het hydrogeloppervlak, kon de exacte waarde van negatieve druk worden afgeleid op basis van de mate van vervorming en de gemeten geometrische parameters van de hydrogelholtes. Bovendien bewijzen de onderzoekers ook zijn verdere potentiële toepassingen, zoals het in kaart brengen van de negatieve druk van een dynamische stroming in het microkanaal.

Het onderzoek is gepubliceerd in Frontiers of Optoelectronics . + Verder verkennen

Combinatie van turgor-ontwerp en elektro-osmose om sterke en snelle hydrogel-actuatoren te creëren