Během Velké ledové bouře v roce 1998 zamrzl led na elektrických vedeních a sloupech, ochromil severní Spojené státy a jižní Kanadu a nechal mnohé v chladu a tmě po celé dny a dokonce týdny.Ať už se jedná o větrné turbíny, energetické věže, drony nebo křídla letadel, boj proti nahromadění ledu často spoléhá na metody, které jsou časově náročné, drahé a/nebo využívají velké množství energie a různých chemikálií.Ale při pohledu na přírodu si výzkumníci McGill's myslí, že našli slibný nový způsob, jak problém vyřešit.Inspirovali se křídly gentoo tučňáků, tučňáků, kteří plavou v ledových vodách antarktické oblasti, jejichž srst nezmrzne, ani když je teplota vnějšího povrchu hluboko pod bodem mrazu.
Nejprve jsme zkoumali vlastnosti lotosových listů, které výborně odvádějí vodu, ale ukázalo se, že jsou méně účinné při odvádění vody.řekla Ann Kitzigová, odborná asistentka chemického inženýrství na McGill University a ředitelka Biomimetic Surface Engineering Lab, která již téměř deset let hledá řešení, materiál, který dokáže odstranit vodu a led.“
Levý obrázek ukazuje mikroskopickou strukturu peří tučňáka (10mikronový detail vložky odpovídá 1/10 šířky lidského vlasu, abychom měli představu o měřítku).z rozvětveného peří.„Háčky“ se používají ke spojení jednotlivých chlupů peří dohromady a tvoří koberečky.Vpravo je drát z nerezové ocelitkaninakteré vědci ozdobili nanodrážkami, replikujícími hierarchii struktury peří tučňáka (kovový drát s nanodrážkami nahoře).
"Zjistili jsme, že vrstvené uspořádání samotných peří poskytuje drenážní vlastnosti a jejich vroubkované povrchy snižují lepení ledu," vysvětluje Michael Wood, čerstvý postgraduální student spolupracující s Kitzigerem, který je jedním ze spoluautorů studie.Autoři publikovali nový článek v ACS Applied Material Interfaces."Byli jsme schopni replikovat tyto kombinované efekty s laserem řezaným drátěným pletivem."
Kitzig dodal: „Může se to zdát neintuitivní, ale klíčem k tání ledu je to, že všechny póry na síťce absorbují vodu za mrazu.Voda v těchto pórech zmrzne jako poslední, a jak se roztahuje, vytváří praskliny, jaké vidíte v ledničkách na lednicích.K odstranění ledu z mřížky potřebujeme velmi malé úsilí, protože praskliny v každém otvoru se snadno klikatí po povrchu těchto pletených drátů.
Výzkumníci provedli testy v aerodynamickém tunelu na površích se šablonou a zjistili, že ošetření bylo o 95 procent účinnější v prevenci námrazy než nepokryté panely z leštěné nerezové oceli.Vzhledem k tomu, že není potřeba žádné chemické ošetření, nabízí nová metoda potenciálně bezúdržbové řešení problému tvorby ledu na větrných turbínách, sloupech elektrického vedení, elektrických vedeních a dronech.
„Vzhledem k množství předpisů v oblasti osobního letectví a souvisejícím rizikům je nepravděpodobné, že by křídlo letadla bylo jednoduše obaleno kovem.pletivo“ dodal Kitzig.„Jednoho dne však povrch křídla letadla může mít texturu, kterou studujeme, a k odmrazování dojde kombinací tradičních metod odmrazování, které na křídle spolupracují.Povrch obsahuje textury inspirované křídly tučňáka..struktura povrchu.“
„Spolehlivé povrchy proti námraze založené na dvojí funkčnosti – odlupování ledu způsobené mikrostrukturou a drenáž zesílená nanostrukturou“, Michael J. Wood, Gregory Brock, Juliette Debret, Philippe Servio a Anne-Marie Kitzig, publikováno v ACS Appl.matné.rozhraní
McGill University, založená v Montrealu v Quebecu v roce 1821, je kanadskou lékařskou univerzitou číslo jedna.McGill je trvale řazena mezi nejlepší univerzity v zemi a ve světě.Jedná se o „světově uznávanou“ vysokoškolskou instituci s výzkumnými aktivitami napříč třemi kampusy, 11 katedrami, 13 odbornými školami, 300 studijními programy a více než 40 000 studenty, včetně více než 10 200 postgraduálních studentů.McGill přitahuje studenty z více než 150 zemí a jeho 12 800 zahraničních studentů tvoří 31 % jeho studentského sboru.Více než polovina studentů McGill jsou rodilými mluvčími jiného mateřského jazyka než angličtiny a přibližně 19 procent těchto studentů považuje francouzštinu za svůj první jazyk.