Vad är elektroosmos?

I ett fenomen som kallas elektroosmos kan vätskor flyttas genom små utrymmen i en barriär när det finns en elektrisk laddning. Det förekommer i naturliga ämnen som jord såväl som i murverksprodukter som tegel och cement. Analys av elektroosmosfysik utförs genom att modellera små rör som kallas mikrokanaler. Väggen av en kanal i jord eller betong har positivt laddade joner. Den inre ytan är negativt laddad, vilket skapar det elektriska dubbelskiktet som får vätskan att röra sig.

Elektroosmos påverkas också av typen av material som täcker utrymmet, såväl som vätskan som rör sig genom det, såsom vatten eller kemikalier som används i industriella processer. Vätskor rör sig vanligtvis med samma hastighet genom rörets eller utrymmets bredd, men på mikroskopisk nivå finns ett lager av långsammare rörlig vätska där den positiva laddningen är. Inom biologi kan detta förklara hur vätska förs genom de små vesiklerna i växter, vilket är känt som elektroosmos kärlväxtbiologi. Vatten som hämtas från jorden måste dras genom stjälkar och grenar på träd och växter för att näringsämnen ska nå överallt.

Andra processer inträffar tillsammans med denna typ av osmos, såsom rörelsen av laddade partiklar i en vätska, eller elektrofores, och själva rörelsen av denna vätska inom det elektriska fältet, som kallas elektroendosmos. Egenskaperna för dessa processer kan mätas och modelleras vetenskapligt. Detta har gjort det möjligt för ingenjörer att skapa sätt att använda elektroosmos som en fördel snarare än att det är en börda för hem och anläggningsprojekt.

Människor har använt detta för att sanera vatten och för att skapa barriärer som gör marken på kullarna mer stabil. Markegenskaperna kan förändras naturligt genom att justera hur tjockt det elektriska dubbelskiktet är, vilket kan påverka markens surhet. Förändringen i fukthalt möjliggör också effektivare sätt att ändra volymen och vidhäftningen av olika jordtyper. Dessa förändringar kan modelleras i skala i laboratoriet, så att ingenjörer vet hur man bäst använder elektroosmosfysik i den verkliga världen.

Flera sätt har utarbetats för att hålla vatten borta från källare, och elektroosmos är ett effektivt sätt att hålla fukt borta från väggar. Vatten kan hållas borta från vägghålor med hjälp av ett fuktskyddssystem för elektroosmos som tillför en elektrisk spänning, via titananoder, för att förhindra att vätskor i marken kommer in i första hand. Fukten rinner sedan ofarligt tillbaka ner i marken.