Durant la Gran Tempesta de Gel de 1998, l'acumulació de gel a les línies elèctriques i els pals va parar el nord dels Estats Units i el sud del Canadà, deixant molta gent freda i fosca durant dies o fins i tot setmanes.Tant si es tracta d'aerogeneradors, torres elèctriques, drons o ales d'avions, el desglaç sovint es basa en mètodes que requereixen temps, costen i/o utilitzen molta energia i una varietat de productes químics.Però mirant la natura, els investigadors de McGill creuen que han trobat una nova manera prometedora de resoldre el problema.Es van inspirar en les ales dels pingüins gentoo nedant a les aigües gelades de l'Antàrtida, i el seu pelatge no es congela fins i tot quan la temperatura de la superfície exterior està molt per sota del punt de congelació.
Primer vam investigar les propietats de les fulles de lotus, que són molt bones per eliminar l'aigua, però va resultar que són menys efectives per eliminar el gel", va dir Ann Kitzig, que porta gairebé una dècada buscant solucions i és professora assistent. .Doctor en Enginyeria Química a la Universitat McGill, director del Laboratori d'Enginyeria Biomimètica de Superfícies: "No va ser fins que vam començar a investigar les propietats de les plomes de pingüins que vam descobrir un material natural que vessava aigua i gel simultàniament.”
Elimatgea l'esquerra mostra la microestructura d'una ploma de pingüí (un primer pla d'una inserció de 10 micres correspon a 1/10 de l'amplada d'un cabell humà per donar una sensació d'escala).Aquestes barbes i branquetes són les tiges centrals de les plomes ramificades..Els "ganxos" s'utilitzen per unir els cabells de plomes individuals per formar un coixí.A la dreta hi ha un drap de filferro d'acer inoxidable que els investigadors van decorar amb nanosolcs, reproduint la jerarquia de les estructures de plomes de pingüí (filferro amb nanosolcs a la part superior).
"Hem trobat que la disposició jeràrquica de les plomes en si proporciona propietats d'alliberament d'aigua i la seva superfície dentada redueix l'adhesió del gel", explica Michael Wood, un estudiant de postgrau recent que treballa amb Kitzig i un dels coautors de l'estudi.Nou article a ACS Applied Material Interfaces."Vam poder replicar aquests efectes combinats amb una malla de filferro teixida tallada amb làser".
Kitzig va afegir: "Pot semblar contrari a la intuïció, però la clau per separar el gel són tots els porus de la malla que absorbeixen l'aigua en condicions de congelació.L'aigua d'aquests porus finalment es congela i, a mesura que s'expandeix, crea esquerdes, tal com ho faríeu a la nevera.És el mateix que es veu a la safata de glaçons.Necessitem molt poc esforç per treure el gel de la nostra malla perquè les esquerdes de cadascun d'aquests forats tendeixen a serpentejar al llarg de la superfície d'aquests cables trenats".
Els investigadors van provar la superfície estampada en un túnel de vent i van trobar que el tractament era un 95% millor per resistir el gel que les làmines d'acer inoxidable polides sense embolcall.Com que no cal cap tractament químic, el nou mètode ofereix una solució potencialment lliure de manteniment al problema de la formació de gel en aerogeneradors, torres, línies elèctriques i drons.
"Tenint en compte el nombre de regulacions d'aviació de passatgers i els riscos associats, és poc probable que les ales dels avions simplement s'embolicaran amb una malla metàl·lica", va afegir Kitzig."És possible, però, que algun dia la superfície de l'ala d'un avió tingui la textura que estem estudiant, i com que els mètodes tradicionals de descongelació funcionen conjuntament a la superfície de l'ala, el desglaç es produirà fusionant ales de pingüins.inspirat en la textura de la superfície".
"Superfícies antigel fiables basades en una doble funcionalitat: descamació de gel induïda per microestructura amb superposició de repel·lència a l'aigua millorada per nanoestructura", Michael J. Wood, Gregory Brock, Juliette Debre, Philippe Servio i Anne-Marie Kitzig a ACS Appl.alma mater.interface
La Universitat McGill, fundada el 1821 a Mont-real, Quebec, és la universitat número u del Canadà.La Universitat McGill es troba constantment entre les millors universitats tant a nivell nacional com internacional.És una institució d'educació superior de renom mundial amb activitats de recerca que abasten tres campus, 11col·legis, 13 col·legis professionals, 300 programes d'estudi i més de 40.000 estudiants, inclosos més de 10.200 estudiants de postgrau.McGill atrau estudiants de més de 150 països i els seus 12.800 estudiants internacionals representen el 31% del cos estudiantil.Més de la meitat dels estudiants de McGill diuen que la seva primera llengua no és l'anglès i al voltant del 19% d'ells parlen francès com a primera llengua.