По време на Голямата ледена буря от 1998 г. натрупването на лед върху електропроводи и стълбове доведе до застой северните Съединени щати и южната част на Канада, оставяйки много хора студени и тъмни за дни или дори седмици.Независимо дали става въпрос за вятърни турбини, електрически кули, дронове или крила на самолети, размразяването често разчита на методи, които отнемат време, скъпи и/или използват много енергия и различни химикали.Но гледайки природата, изследователите на McGill смятат, че са открили обещаващ нов начин за решаване на проблема.Те са вдъхновени от крилете на пингвините Gentoo, плуващи в ледените води на Антарктида, а козината им не замръзва дори когато температурата на външната повърхност е доста под нулата.
Първо проучихме свойствата на листата на лотос, които са много добри за премахване на вода, но се оказа, че те са по-малко ефективни за премахване на лед“, каза Ан Кициг, която търси решения от почти десетилетие и е асистент .Доктор по химическо инженерство в университета Макгил, директор на лабораторията за биомиметично повърхностно инженерство: „Едва когато започнахме да изследваме свойствата на перата на пингвините, открихме естествено срещащ се материал, който едновременно отделя вода и лед.”
Theизображениевляво показва микроструктурата на перо на пингвин (в близък план на вложка от 10 микрона съответства на 1/10 от ширината на човешки косъм, за да даде усещане за мащаб).Тези шипове и клонки са централните стъбла на разклонените пера..„Куките“ се използват за свързване на отделни косми от пера, за да образуват възглавница.Вдясно е телена кърпа от неръждаема стомана, която изследователите са украсили с наножлебове, възпроизвеждащи йерархията на структурите от пера на пингвин (тел с наножлебове отгоре).
„Открихме, че йерархичното подреждане на самите пера осигурява водоотделящи свойства, а назъбената им повърхност намалява адхезията на лед“, обяснява Майкъл Ууд, наскоро завършил студент, работещ с Kitzig и един от съавторите на изследването.Нова статия в ACS Applied Material Interfaces.„Успяхме да възпроизведем тези комбинирани ефекти с лазерно изрязана тъкана телена мрежа.“
Кициг добави: „Може да изглежда контраинтуитивно, но ключът към отделянето на леда са всички пори в мрежата, които абсорбират вода при условия на замръзване.Водата в тези пори в крайна сметка замръзва и докато се разширява, създава пукнатини, точно както бихте били в хладилник.Същото е, както се вижда във формата за лед.Имаме нужда от много малко усилия, за да премахнем леда от нашата мрежа, защото пукнатините във всяка от тези дупки са склонни да се криволичи по повърхността на тези плетени жици.
Изследователите тестваха шаблонираната повърхност в аеродинамичен тунел и установиха, че обработката е с 95% по-добра устойчивост на заледяване, отколкото неопакованите полирани листове от неръждаема стомана.Тъй като не се изисква химическо третиране, новият метод предлага потенциално решение без поддръжка на проблема с образуването на лед върху вятърни турбини, кули, електропроводи и дронове.
„Като се имат предвид редицата правила за пътническата авиация и свързаните с тях рискове, е малко вероятно крилата на самолета просто да бъдат увити в метална мрежа“, добави Кициг.„Възможно е обаче един ден повърхността на крилото на самолет да има текстурата, която изучаваме, и тъй като традиционните методи за размразяване работят заедно върху повърхността на крилото, размразяването ще се случи чрез сливане на крилата на пингвин.вдъхновен от текстурата на повърхността.”
„Надеждни повърхности против заледяване, базирани на двойна функционалност – предизвикано от микроструктура лющене на лед с водоотблъскващо наслагване с подобрена наноструктура“, Майкъл Дж. Ууд, Грегъри Брок, Жулиет Дебре, Филип Сервио и Ан-Мари Кициг в ACS Appl.алма матер.интерфейс
Университетът Макгил, основан през 1821 г. в Монреал, Квебек, е университет номер едно в Канада.Университетът Макгил е постоянно класиран сред най-добрите университети както на национално, така и на международно ниво.Това е световноизвестна институция за висше образование с изследователски дейности, обхващащи три кампуса, 11колежи, 13 професионални колежа, 300 учебни програми и над 40 000 студенти, включително над 10 200 завършили студенти.McGill привлича студенти от над 150 държави, а неговите 12 800 международни студенти съставляват 31% от студентското тяло.Повече от половината студенти на McGill казват, че първият им език не е английски, а около 19% от тях говорят френски като първи език.