مستوحاة من ريش جناح البطريق، طور الباحثون حلاً خاليًا من المواد الكيميائية لمشكلة تشكل الجليد على خطوط الكهرباء وتوربينات الرياح وحتى أجنحة الطائرات.
يمكن أن يتسبب تراكم الجليد في أضرار جسيمة للبنية التحتية، وفي بعض الحالات، يؤدي إلى انقطاع التيار الكهربائي.
سواء تعلق الأمر بتوربينات الرياح أو الأبراج الكهربائية أو الطائرات بدون طيار أو أجنحة الطائرات، غالبًا ما تعتمد حلول المشكلات على تقنيات كثيفة العمالة ومكلفة ومستهلكة للطاقة، بالإضافة إلى مواد كيميائية مختلفة.
يعتقد فريق من الباحثين من جامعة ماكجيل الكندية أنهم وجدوا طريقة جديدة واعدة لحل المشكلة بعد دراسة أجنحة طيور البطريق الجنتو، التي تسبح في المياه المتجمدة في القارة القطبية الجنوبية والتي لا يتجمد فرائها حتى في درجات حرارة السطح.أقل بكثير من نقطة التجمد.
وقالت الأستاذة المساعدة آن كيتزيج، التي كانت تبحث عن حل منذ ما يقرب من عقد من الزمن: "لقد قمنا أولاً بالتحقق من خصائص أوراق اللوتس، التي تعتبر جيدة جدًا في التجفيف، ولكن وجدنا أنها أقل فعالية في التجفيف".
"لم نكتشف مادة طبيعية يمكنها إزالة الماء والجليد إلا بعد أن بدأنا في دراسة كتلة ريش البطريق."
يتكون الهيكل المجهري لريشة البطريق (في الصورة أعلاه) من أشواك وأغصان تتفرع من عمود ريشة مركزي مع "خطافات" تربط شعيرات الريش الفردية معًا لتشكل سجادة.
الجانب الأيمن من الصورة يظهر قطعة منغير القابل للصدأقطعة قماش من الأسلاك الفولاذية قام الباحثون بتزيينها بأخاديد نانوية تحاكي التسلسل الهرمي الهيكلي لريش البطريق.
وقال مايكل وود، أحد المؤلفين المشاركين في الدراسة: "وجدنا أن الترتيب الطبقي للريش نفسه يوفر نفاذية الماء، كما أن أسطحه المسننة تقلل من التصاق الجليد"."لقد تمكنا من تكرار هذه التأثيرات المجمعة من خلال المعالجة بالليزر للشبكات السلكية المنسوجة."
يوضح كيتزيج: "قد يبدو الأمر غير بديهي، ولكن مفتاح مكافحة التجمد هو جميع المسام الموجودة في الشبكة التي تمتص الماء في ظروف التجمد.يتجمد الماء الموجود في هذه المسام في النهاية، ومع توسعه، يحدث شقوقًا، مثلك تمامًا.نراها في صواني مكعبات الثلج في الثلاجات.نحن بحاجة إلى القليل من الجهد لإزالة الجليد عن شبكتنا لأن الشقوق الموجودة في كل ثقب تتعرج بسهولة على سطح هذه الأسلاك المضفرة.
أجرى الباحثون اختبارات نفق الرياح على الأسطح المغطاة بشبكات فولاذية، ووجدوا أن العلاج كان أكثر فعالية بنسبة 95 بالمائة في منع تكون الجليد من ألواح الفولاذ المصقولة غير المعالجة.ونظرًا لعدم الحاجة إلى معالجة كيميائية، فإن الطريقة الجديدة توفر حلاً لا يحتاج إلى صيانة لمشكلة تراكم الجليد على توربينات الرياح وأعمدة الكهرباء وخطوط الكهرباء والطائرات بدون طيار.
شبكة سلكية من الفولاذ المقاوم للصدأ هي نوع من الشبكات السلكية المنسوجة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأفُولاَذالأسلاك.وتتكون عادةً من آلاف الأسلاك المتشابكة التي يمكن نسجها في مجموعة متنوعة من الأنماط لإنشاء أحجام وأشكال مختلفة للشبكات.غير القابل للصدأتُعرف شبكة الأسلاك الفولاذية بمتانتها وقوتها ومقاومتها للتآكل، مما يجعلها خيارًا شائعًا لمجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك الإعدادات الصناعية والتجارية والسكنية.ويشيع استخدامه لأغراض الترشيح، والغربلة، والفصل، وكذلك للتطبيقات المعمارية والزخرفية، مثل السياج، والدرابزينات، وتكسية الواجهات.هناك درجات مختلفة من أسلاك الفولاذ المقاوم للصدأ المتاحة، كل منها يقدم مستويات مختلفة من المقاومة للتآكل والقوة.