يمكن أن يتسبب الجليد الموجود على خطوط الكهرباء في حدوث فوضى، مما يترك الناس بدون تدفئة أو كهرباء لأسابيع.في المطارات، يمكن أن تواجه الطائرات تأخيرات لا نهاية لها أثناء انتظارها لتبريدها بالمذيبات الكيميائية السامة.
ومع ذلك، فقد وجد الباحثون الكنديون الآن حلاً لمشكلة تجمد الشتاء من مصدر غير متوقع: طيور البطريق الجنتو.
وفي دراسة نشرت هذا الأسبوع، كشف علماء في جامعة ماكجيل في مونتريال عن هيكل شبكي سلكي يمكن لفه حول خطوط الكهرباء، أو جانب القارب أو حتى الطائرة، ومنع الجليد من الالتصاق دون استخدام المواد الكيميائية.سطح.
استلهم العلماء من أجنحة طيور البطريق الجنتو، التي تسبح في المياه الباردة بالقرب من القارة القطبية الجنوبية، مما يسمح لها بالبقاء خالية من الجليد حتى عندما تكون درجات الحرارة الخارجية أقل بكثير من درجة التجمد.
وقالت آن كيتزيج، الباحثة الرئيسية في الدراسة، في مقابلة: "الحيوانات... تتفاعل مع الطبيعة بطريقة تشبه الزن"."قد يكون شيئًا يستحق المشاهدة والتكرار."
وكما أن تغير المناخ يجعل العواصف الشتوية أكثر شدة، فإن العواصف الجليدية كذلك.وعطلت الثلوج والجليد الحياة اليومية في تكساس العام الماضي، مما أدى إلى إغلاق شبكة الكهرباء وترك الملايين بدون تدفئة وطعام وماء لعدة أيام وقتل المئات.
لقد عمل العلماء ومسؤولو المدن وقادة الصناعة منذ فترة طويلة على التأكد من أن العواصف الجليدية لا تعطل النقل الشتوي.لديهم حزم لإزالة الجليد من الأسلاك، وتوربينات الرياح، وأجنحة الطائرات، أو يعتمدون على المذيبات الكيميائية لإزالة الجليد بسرعة.
لكن خبراء إزالة الجليد يقولون إن هذه الإصلاحات تترك الكثير مما هو مرغوب فيه.العمر الافتراضي لمواد التعبئة والتغليف قصير.استخدام المواد الكيميائية يستغرق وقتًا طويلاً ويضر بالبيئة.
وقد أمضى كيتزيجر، الذي تركز أبحاثه على استخدام الطبيعة لحل المشكلات الإنسانية المعقدة، سنوات في محاولة إيجاد طرق أفضل لإدارة الجليد.في البداية، اعتقدت أن ورقة اللوتس قد تكون مرشحة بسبب تصريفها الطبيعي وقدرتها على التنظيف الذاتي.وأضافت أن العلماء أدركوا أن الأمر لن ينجح في ظروف الأمطار الغزيرة.
بعد ذلك، قامت كيتزجر وفريقها بزيارة حديقة الحيوان في مونتريال، حيث تعيش طيور البطريق الجنتو.لقد انبهروا بريش البطريق ودرسوا التصميم معًا.
ووجدوا أن الريش يحجب الجليد بشكل طبيعي.وقال مايكل وود، الباحث في المشروع مع كيتزجر، إن الترتيب الهرمي للريش يسمح له بطرد الماء بشكل طبيعي، كما أن أسطحه المسننة الطبيعية تقلل من التصاق الجليد.
قام الباحثون بتكرار هذا التصميم باستخدام تقنية الليزر لإنشاء شبكة سلكية منسوجة.ثم قاموا باختبار التصاق الشبكة بالجليد في نفق الرياح، ووجدوا أنها تقاوم الجليد بنسبة 95% أفضل من سطح الفولاذ المقاوم للصدأ القياسي.وأضافوا أن المذيبات الكيميائية ليست مطلوبة أيضًا.
وقال كيتزيجر إنه يمكن أيضًا ربط الشبكة بأجنحة الطائرات، لكن المشكلات المتعلقة بلوائح السلامة الجوية الفيدرالية ستجعل من الصعب تنفيذ مثل هذه التغييرات في التصميم في أي وقت قريب.
وقال كيفن جولوفين، الأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية بجامعة تورنتو، إن الجزء الأكثر إثارة للاهتمام في هذا الحل المضاد للجليد هو أنه عبارة عن شبكة سلكية تجعله متينًا.
أما الحلول الأخرى، مثل المطاط المقاوم للجليد أو الأسطح المستوحاة من أوراق اللوتس، فهي ليست مستدامة.
وقال جولوفين، الذي لم يشارك في الدراسة: "إنهم يعملون بشكل جيد للغاية في المختبر، ولا يبثون بشكل جيد في الخارج".