Ladungstrennung durch gleitende Tropfen

In den letzten Jahren hat man erkannt, dass sich beim Abfließen von Wasser von festen Oberflächen spontan elektrische Ladungen ansammeln. So können beispielsweise Wassertropfen, die über eine Polymeroberfläche laufen, leicht Spannungen von mehr als 1 kV erzeugen. Diese spontane Aufladung von Oberflächen wird als Kontakt- oder Gleitelektrifizierung bezeichnet. Sie erinnert an die Triboelektrifizierung zwischen Festkörpern, doch die zugrunde liegenden physikalischen Prozesse unterscheiden sich grundlegend. 

Wir bearbeiten insbesondere die folgenden Themen:

Entwicklung von Methoden zur quantitavien Ladungsmessung: Rüdiger Berger, Hans-Jürgen Butt

1. Bista, P., A.D. Ratschow, H.-J. Butt & S.A.L. Weber: High voltages in sliding water drops. J. Phys. Chem. Lett. 2023, 14, 11110-11116, DOI: 10.1021/acs.jpclett.3c02864
2. Hinduja, C., H.-J. Butt & R. Berger: Slide electrification of drops at low velocity. Soft Matter 2024, 20, 3349-3358, DOI: 10.1039/D4SM00019F

Analyse der fundamentalen Prozesse die zur Ladungstrennung führen: Aaron D. Ratschow, Hans-Jürgen Butt

1. Ratschow, A.D., L.S. Bauer, P. Bista, S.A.L. Weber, H.-J. Butt & S. Hardt: How charges separate when surfaces are dewetted. Phys. Rev. Lett. 2024, 132, 2240002, DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.224002
2. Bista, P., A.D. Ratschow, A.Z. Stetten, H.-J. Butt & S.A.L. Weber: Surface charge density and induced currents by self-charging sliding drops. Soft Matter 2024, 20, 26, 5045-5052, DOI: 10.1039/D4SM00205A

Einfluss auf Benetzungsdynamic, Tropfenbewegung und Tropfenaufprall: R. Berger, M. Kappl, K. Koynov, A.D. Ratschow, H.-J. Butt

1. Li, X., P. Bista, A. Stetten, H. Bonart, M.T. Schür, S. Hardt, F. Bodziony, H. Marschall, A. Saal, Xu Deng, R. Berger, S. Weber & H.-J. Butt: Spontaneous charging affects the motion of sliding drops. Nature Physics 2022, 18, 713-719, DOI: 10.1038/s41567-022-01563-6
2. Díaz, D., X. Li, P. Bista, X. Zhou, F. Darvish, H.-J. Butt & M. Kappl: Self-generated electrostatic forces of drops rebounding from hydrophobic surfaces. Physics of Fluids 2023, 35, 017111, DOI: 10.1063/5.0130343
3. Shin, D., R. Lathia, C. Hinduja, H. Cheon, S. Park, H.-J. Butt & J. Park: Salt water drops slide faster: Ionic modulation of drop friction. Advanced Science 2026, 0:e21659, DOI: 10.1002/advs.202521659

Geladene gelöste Stoffe werden selektiv deponiert: Kaloian Koynov, Rüdiger Berger, Hans-Jürgen Butt

1. Zhou, X., Y. Ji, Z. Ni, J.G. Lopez, K. Peneva, S. Jiang, N. Knorr, R. Berger, K. Koynov & H.-J. Butt: Spontaneous charging from sliding water drops determines the interfacial deposition of charged solutes. Advanced Materials 2025, 2420263, DOI: 10.1002/adma.202420263

Untersuchung der chemischen Reaktionen, die der Ladungsdeposition folgen: R. Berger, K. Koynov, A.D. Ratschow

1. Ratschow, A., H.-J. Butt, S. Hardt & S. Weber: Liquid slide electrification: Advances and open questions. Soft Matter 2025, 21, 1251-1262, DOI: 10.1039/d4sm01289e