Падчас Вялікага ледзянога шторму 1998 года назапашванне лёду на лініях электраперадачы і слупах прывяло да таго, што поўнач Злучаных Штатаў і поўдзень Канады спыніліся, у выніку чаго многім людзям было холадна і цёмна на некалькі дзён ці нават тыдняў.Няхай гэта будзе ветраныя турбіны, электрычныя вежы, беспілотнікі або крылы самалётаў, для выдалення лёду часта выкарыстоўваюцца метады, якія займаюць шмат часу, дарагія і/або выкарыстоўваюць шмат энергіі і розных хімічных рэчываў.Але, гледзячы на ​​прыроду, даследчыкі Макгіла лічаць, што знайшлі новы перспектыўны спосаб вырашэння праблемы.Іх натхнілі крылы пінгвінаў папуа, якія плаваюць у ледзяных водах Антарктыды, і іх поўсць не замярзае, нават калі тэмпература вонкавай паверхні значна ніжэй за нуль.
Спачатку мы даследавалі ўласцівасці лісця лотаса, якія вельмі добра выдаляюць ваду, але аказалася, што яны менш эфектыўныя для выдалення лёду», — сказала Эн Кітцыг, якая амаль дзесяць гадоў шукае рашэнні і з'яўляецца дацэнтам. .Доктар хімічнай інжынерыі ва Універсітэце Макгіла, дырэктар лабараторыі біяміметычнай інжынерыі паверхні: «Толькі калі мы пачалі даследаваць уласцівасці пёраў пінгвінаў, мы выявілі прыродны матэрыял, які адначасова выдзяляе ваду і лёд.»
Theмалюнакзлева паказана мікраструктура пяра пінгвіна (буйны план устаўкі 10 мікрон адпавядае 1/10 шырыні чалавечага воласа, каб даць адчуванне маштабу).Гэтыя бародкі і галінкі з'яўляюцца цэнтральнымі сцебламі разгалінаваных пёраў..«Кручкі» выкарыстоўваюцца для злучэння асобных валасінак пёраў, каб сфармаваць падушку.Справа - драцяная тканіна з нержавеючай сталі, якую даследчыкі ўпрыгожылі нанабаразёнкамі, узнаўляючы іерархію структур пёраў пінгвінаў (дрот з нанабаразёнкамі зверху).
«Мы выявілі, што іерархічнае размяшчэнне саміх пёраў забяспечвае ўласцівасці вылучаць ваду, а іх зубчастая паверхня памяншае адгезію да лёду», - тлумачыць Майкл Вуд, нядаўні аспірант, які працуе з Kitzig і адзін з суаўтараў даследавання.Новы артыкул у ACS Applied Material Interfaces.«Мы змаглі паўтарыць гэтыя камбінаваныя эфекты з дапамогай лазерна выразанай тканай драцяной сеткі».
Кітцыг дадаў: «Гэта можа здацца неразумным, але ключ да падзелу лёду - гэта ўсе поры ў сетцы, якія ўбіраюць ваду ва ўмовах замярзання.Вада ў гэтых порах з часам замярзае і, пашыраючыся, стварае расколіны, як калі б вы знаходзіліся ў халадзільніку.Гэта тое самае, што бачна ў форме для кубікаў лёду.Нам трэба вельмі мала намаганняў, каб выдаліць лёд з нашай сеткі, таму што расколіны ў кожным з гэтых адтулін маюць тэндэнцыю звівацца ўздоўж паверхні гэтых сплеценых правадоў».
Даследчыкі пратэставалі паверхню з трафарэтам у аэрадынамічнай трубе і выявілі, што апрацоўка была на 95% больш устойлівай да абледзянення, чым паліраваныя лісты з нержавеючай сталі без абгорткі.Паколькі хімічная апрацоўка не патрабуецца, новы метад прапануе патэнцыяльна непатрэбнае ў абслугоўванні рашэнне праблемы адукацыі лёду на ветраных турбінах, вежах, лініях электраперадачы і беспілотніках.
«Улічваючы колькасць правілаў пасажырскай авіяцыі і звязаныя з імі рызыкі, малаверагодна, што крылы самалёта будуць проста абгорнутыя металічнай сеткай», - дадаў Кіцыг.«Аднак магчыма, што аднойчы паверхня крыла самалёта можа мець тэкстуру, якую мы вывучаем, і паколькі традыцыйныя метады выдалення лёду працуюць разам на паверхні крыла, выдаленне лёду будзе адбывацца шляхам зліцця крылаў пінгвіна.натхнёны тэкстурай паверхні».
«Надзейныя антыабледзяняльныя паверхні, заснаваныя на падвойнай функцыянальнасці - лушчэнне лёду, выкліканае мікраструктурай, з воданепрымальным пакрыццём з палепшанай нанаструктурай», Майкл Дж. Вуд, Грэгары Брок, Джульет Дэбрэ, Філіп Сервіо і Ан-Мары Кіцыг у ACS Appl.alma mater.interface
Універсітэт Макгіла, заснаваны ў 1821 годзе ў Манрэалі, Квебек, з'яўляецца універсітэтам нумар адзін у Канадзе.Універсітэт Макгіла нязменна ўваходзіць у лік лепшых універсітэтаў як на нацыянальным, так і на міжнародным узроўні.Гэта сусветна вядомая вышэйшая навучальная ўстанова з даследчай дзейнасцю, якая ахоплівае тры кампусы, 11каледжы, 13 прафесійных каледжаў, 300 навучальных праграм і больш за 40 000 студэнтаў, у тым ліку больш за 10 200 аспірантаў.McGill прыцягвае студэнтаў з больш чым 150 краін, а 12 800 замежных студэнтаў складаюць 31% студэнтаў.Больш за палову студэнтаў McGill кажуць, што іх родная мова не англійская, і каля 19% з іх размаўляюць на французскай у якасці роднай мовы.