أثناء العاصفة الجليدية الكبرى عام 1998، تجمد الجليد على خطوط الكهرباء وأعمدة الكهرباء، مما أدى إلى إصابة شمال الولايات المتحدة وجنوب كندا بالشلل، وترك الكثيرين في البرد والظلام لعدة أيام وحتى أسابيع.سواء أكان الأمر يتعلق بتوربينات الرياح أو أبراج الطاقة أو الطائرات بدون طيار أو أجنحة الطائرات، فإن مكافحة تراكم الجليد غالبًا ما تعتمد على أساليب تستغرق وقتًا طويلاً ومكلفة و/أو تستخدم كميات كبيرة من الطاقة والمواد الكيميائية المختلفة.لكن بالنظر إلى الطبيعة، يعتقد باحثو ماكجيل أنهم وجدوا طريقة جديدة واعدة لحل المشكلة.وقد استوحوا الفكرة من أجنحة طيور البطريق الجنتو، وهي طيور البطريق التي تسبح في المياه الجليدية في منطقة القطب الجنوبي، والتي لا يتجمد فراءها حتى عندما تكون درجة حرارة السطح الخارجي أقل بكثير من درجة التجمد.
قمنا أولاً بالتحقق من خصائص أوراق اللوتس، التي تعتبر ممتازة في امتصاص الماء، ولكن تبين أنها أقل فعالية في امتصاص الماء.قالت آن كيتزيج، الأستاذة المساعدة في الهندسة الكيميائية بجامعة ماكجيل ومديرة مختبر هندسة الأسطح المحاكاة الحيوية، التي كانت تبحث منذ ما يقرب من عقد من الزمن عن حل، وهي مادة يمكنها إزالة الماء والجليد."
تُظهر الصورة اليسرى البنية المجهرية لريشة البطريق (صورة مقربة بمقدار 10 ميكرون للمدخل تعادل 1/10 عرض شعرة الإنسان، لإعطاء فكرة عن الحجم).من الريش المتفرع.تُستخدم "الخطافات" لربط شعيرات الريش الفردية معًا لتشكيل السجاد.على اليمين سلك من الفولاذ المقاوم للصدأقماشالتي قام الباحثون بتزيينها بأخاديد نانوية، لتكرار التسلسل الهرمي لبنية ريش البطريق (سلك معدني به أخاديد نانوية في الأعلى).
يوضح مايكل وود، وهو طالب دراسات عليا حديث يعمل مع كيتزيجر، وأحد المؤلفين المشاركين في الدراسة: "لقد وجدنا أن الترتيب الطبقي للريش نفسه يوفر خصائص تصريف، كما أن أسطحه المسننة تقلل من التصاق الجليد".نشر المؤلفون مقالًا جديدًا في ACS Applied Material Interfaces."لقد تمكنا من تكرار هذه التأثيرات المجمعة باستخدام شبكة سلكية مقطوعة بالليزر."
وأضاف كيتزيج: "قد يبدو الأمر غير بديهي، لكن مفتاح ذوبان الجليد هو أن جميع المسام الموجودة في الشبكة تمتص الماء تحت ظروف التجمد.الماء الموجود في هذه المسام هو آخر ما يتجمد، ومع تمدده يحدث تشققات مثل ما تراه في صواني مكعبات الثلج في الثلاجة.نحتاج إلى القليل من الجهد لإزالة الجليد من الشبكة، لأن الشقوق الموجودة في كل ثقب تتعرج بسهولة على طول سطح هذه الأسلاك المضفرة.
أجرى الباحثون اختبارات نفق الرياح على الأسطح المطلية بالستينسيلا ووجدوا أن العلاج كان أكثر فعالية بنسبة 95 بالمائة في منع التجمد من ألواح الفولاذ المقاوم للصدأ المصقولة غير المصقولة.ونظرًا لعدم الحاجة إلى معالجة كيميائية، فإن الطريقة الجديدة توفر حلاً لا يحتاج إلى صيانة لمشكلة تكوين الجليد على توربينات الرياح وأعمدة الكهرباء وخطوط الكهرباء والطائرات بدون طيار.
"نظرًا لعدد لوائح طيران الركاب والمخاطر المرتبطة بها، فمن غير المرجح أن يتم تغليف جناح الطائرة ببساطة بالمعدنشبكةوأضاف كيتزيج."ومع ذلك، في يوم من الأيام، قد يكون لسطح جناح الطائرة نفس الملمس الذي ندرسه، وسوف تحدث عملية إزالة الجليد من خلال مجموعة من أساليب إزالة الجليد التقليدية التي تعمل معًا على الجناح.يشتمل السطح على أنسجة مستوحاة من أجنحة البطريق..نسيج السطح."
"أسطح موثوقة مضادة للتجمد تعتمد على وظيفة مزدوجة - تساقط الجليد الناتج عن البنية المجهرية والصرف المعزز بالبنية النانوية"، بقلم مايكل جيه وود، وجريجوري بروك، وجولييت ديبريت، وفيليب سيرفيو، وآن ماري كيتزيج، نُشرت في ACS Appl.matt.interface
تأسست جامعة ماكجيل في مونتريال، كيبيك عام 1821، وهي أول جامعة طبية في كندا.يتم تصنيف ماكجيل باستمرار بين أفضل الجامعات في البلاد والعالم.إنها مؤسسة "مشهورة عالميًا" للتعليم العالي ولها أنشطة بحثية في ثلاثة فروع جامعية و11 قسمًا و13 مدرسة مهنية و300 برنامج دراسي وأكثر من 40,000 طالب، بما في ذلك أكثر من 10,200 طالب دراسات عليا.تجتذب جامعة ماكجيل طلابًا من أكثر من 150 دولة، ويشكل طلابها البالغ عددهم 12800 طالبًا دوليًا 31% من مجموع طلابها.أكثر من نصف طلاب جامعة ماكجيل هم متحدثون أصليون للغة أم غير الإنجليزية، ويعتبر 19 بالمائة تقريبًا من هؤلاء الطلاب أن اللغة الفرنسية هي لغتهم الأولى.