Vad är elektro-osmos?

I ett fenomen som kallas elektro-osmos kan vätskor flyttas genom små utrymmen i en barriär när det finns en elektrisk laddning. Det förekommer i naturliga ämnen som mark såväl som i murprodukter som tegel och cement. Analys av elektro-osmosfysik utförs genom modellering av små rör kallade mikrokanaler. Kanalens vägg i jord eller betong har positivt laddade joner. Den inre ytan är negativt laddad, vilket skapar det elektriska dubbla skiktet som får vätskan att röra sig.

Elektro-osmos påverkas också av den typ av material som foder utrymmet, liksom vätskan som rör sig genom det, t.ex. vatten eller kemikalier som används i industriella processer. Vätskor rör sig vanligtvis med samma hastighet genom rörets eller rymdets bredd, men på den mikroskopiska nivån finns ett lager med långsammare rörlig vätska där den positiva laddningen är. I biologi kan detta förklara hur vätska flyttas genom de små vesiklarna i växter, som kallas elektro-osmos kärlväxtbiologi. Vatten som dras ur marken måste dras genom stjälkar och grenar av träd och växter för att näringsämnen ska nå överallt.

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

Människor har använt detta för att sanera vatten och för att skapa barriärer som gör marken på kullarna mer stabil. Jordens egenskaper kan förändras naturligt genom att justera hur tjockt det elektriska dubbla lagret är, vilket kan påverka jordens surhet. Förändringen i fuktinnehåll möjliggör också effektivare sätt att ändra volym och vidhäftning hos olika jordtyper. Dessa förändringar kan modelleras i skala i laboratoriet, så att ingenjörer vet hur man bäst kan utnyttja elektro-osmosfysik i den verkliga världen.

Flera sätt har utformats för att hålla vatten ur källare, och elektro-osmos är ett effektivt sätt att hålla fukt från väggarna. Vatten kan hållas utanför väggkaviteterna med hjälp av ett fuktisoleringssystem med elektro-osmos som tillför en elektrisk spänning, via titananoder, för att förhindra att vätskor i marken tränger in i första hand. Fukten flyter sedan ofarligt ner i marken.