يمكن أن يؤدي تراكم الجليد على خطوط الكهرباء إلى حدوث فوضى، مما يترك الناس بدون تدفئة أو كهرباء لأسابيع.في المطارات، يمكن أن تواجه الطائرات تأخيرات لا نهاية لها أثناء انتظارها لتغليفها بالمذيبات الكيميائية السامة.
ومع ذلك، فقد وجد الباحثون الكنديون الآن حلاً لمشكلة تجمد الشتاء من مصدر غير متوقع: طيور البطريق جنتو.
وفي دراسة نشرت هذا الأسبوع، كشف علماء في جامعة ماكجيل في مونتريال عن سلكشبكةهيكل يمكن أن يلتف حول خطوط الكهرباء أو جانب القارب أو حتى الطائرة ويمنع الجليد من الدخول دون استخدام المواد الكيميائية.
استلهم العلماء من أجنحة طيور البطريق الجنتو، التي تسبح في المياه الجليدية بالقرب من القارة القطبية الجنوبية، وتتمكن من البقاء خالية من الجليد حتى عندما تكون درجات الحرارة في الخارج أقل بكثير من درجة التجمد.
وقالت آن كيتزيج، الباحثة الرئيسية في الدراسة، في مقابلة: "الحيوانات لديها أسلوب حياة هادئ للغاية مع الطبيعة"."قد يكون شيئًا يستحق المشاهدة والتكرار."
وبما أن تغير المناخ يجعل العواصف الشتوية أكثر شدة، فإن العواصف الجليدية لها أثرها.وفي تكساس العام الماضي، عطلت الثلوج والجليد الحياة اليومية وعطلت شبكة الكهرباء، مما ترك الملايين بدون تدفئة وطعام وماء لعدة أيام ومات مئات الأشخاص.
لقد ناضل العلماء ومسؤولو المدن وقادة الصناعة منذ فترة طويلة لمنع العواصف الجليدية من تعطيل الخدمات الشتوية.إنهم يزودون خطوط الكهرباء وتوربينات الرياح وأجنحة الطائرات بطبقة من رقائق إزالة الجليد 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.
أمضى كيتزيج، الذي تركز أبحاثه على استخدام الطبيعة لحل المشكلات الإنسانية المعقدة، سنوات في محاولة العثور على أفضل طريقة للتعامل مع الجليد.في البداية، اعتقدت أن ورقة اللوتس ستكون مرشحة لأنها تطرح الماء بشكل طبيعي وتنقي نفسها.وأضافت أن العلماء أدركوا أن الأمر لن ينجح في ظروف الأمطار الغزيرة.
بعد ذلك، ذهبت كيتزيج وفريقها إلى حديقة الحيوان في مونتريال، حيث تعيش طيور البطريق الجنتو.لقد انبهروا بريش البطريق وعملوا معًا على التصميم.
ووجدوا أن الريش يعيق الجليد بشكل طبيعي.وفقًا لمايكل وود، الباحث الذي عمل في المشروع مع كيتزيج، فإن الريش مرتب بترتيب هرمي يسمح له بطرح الماء بشكل طبيعي، كما أن سطحه الطبيعي الشائك يقلل من التصاق الجليد.
وقام الباحثون بتكرار هذا التصميم باستخدام تقنية الليزر لإنشاء سلك منسوجشبكة.ثم قاموا باختبار التصاق الشبكة بالجليد في نفق الرياح، ووجدوا أنها أكثر فعالية بنسبة 95% في مقاومة الجليد من سطح الفولاذ المقاوم للصدأ القياسي.وأضافوا أن المذيبات الكيميائية ليست مطلوبة أيضًا.
وقال كيتزيج إنه يمكن أيضًا ربط الشبكة بأجنحة الطائرات، لكن القيود الصارمة التي تفرضها لوائح السلامة الجوية الفيدرالية ستجعل من الصعب تنفيذ مثل هذه التغييرات في التصميم على المدى القصير.
وقال كيفن جولوفين، الأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية بجامعة تورنتو، إن الجانب الأكثر جاذبية في حل إزالة الجليد هذا هو أنه عبارة عن شبكة سلكية، مما يجعلها متينة.
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 في المختبر، ويبثون بشكل سيئ في الخارج".
أسلاك الفولاذ المقاوم للصدأشبكةهو نوع من الشبكات السلكية المنسوجة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ عالي الجودةفُولاَذالأسلاك.وهي معروفة بمتانتها وقوتها وخصائص مقاومة التآكل.يتم استخدام هذا النوع من الشبكات السلكية في مجموعة متنوعة من التطبيقات بما في ذلك الترشيح والفصل والحماية والتعزيز في صناعات مختلفة مثل الأغذية والمشروبات والمعالجة الكيميائية والتعدين والهندسة المعمارية.وهي متوفرة بدرجات وأحجام مختلفة لتلبية متطلبات محددة.تتنوع أيضًا أنماط النسج المستخدمة في الشبكات السلكية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ ويمكن أن تتراوح من النسج العادي إلى النسج المعقد.وتشمل الأكثر شيوعا نسج عادي، نسج نسيج قطني طويل، نسج هولندي، ونسيج هولندي مطوي.