Inspiriert von den Flügelfedern von Pinguinen haben Forscher eine chemiefreie Lösung für das Problem der Vereisung von Stromleitungen, Windkraftanlagen und sogar Flugzeugflügeln entwickelt.
Eisansammlungen können zu massiven Schäden an der Infrastruktur und in manchen Fällen zu Stromausfällen führen.
Ob Windkraftanlagen, elektrische Türme, Drohnen oder Flugzeugflügel – die Lösung von Problemen hängt oft von arbeitsintensiven, kostspieligen und energieintensiven Technologien sowie verschiedenen Chemikalien ab.
Ein Forscherteam der kanadischen McGill University glaubt, einen vielversprechenden neuen Weg zur Lösung des Problems gefunden zu haben, nachdem es die Flügel von Eselspinguinen untersucht hat, die in den kalten Gewässern der Antarktis schwimmen und deren Fell nicht einmal an der Oberfläche gefriertTemperaturen.deutlich unter dem Gefrierpunkt.
„Wir haben zunächst die Eigenschaften von Lotusblättern untersucht, die zwar sehr gut entwässern, sich jedoch als weniger effektiv entwässern erwiesen“, sagte außerordentliche Professorin Ann Kitzig, die seit fast einem Jahrzehnt nach einer Lösung sucht.
„Erst als wir begannen, die Masse der Pinguinfedern zu untersuchen, entdeckten wir ein natürliches Material, das sowohl Wasser als auch Eis entfernen konnte.“
Die mikroskopische Struktur einer Pinguinfeder (siehe Abbildung oben) besteht aus Widerhaken und Zweigen, die von einem zentralen Federschaft mit „Haken“ abzweigen, die einzelne Federhaare zu einem Teppich verbinden.
Die rechte Seite des Bildes zeigt ein Stück Edelstahldrahtgewebe, das die Forscher mit Nanorillen verziert haben, die die strukturelle Hierarchie von Pinguinfedern nachahmen.
„Wir haben festgestellt, dass das geschichtet istAnordnung„Die Federn selbst sorgen für Wasserdurchlässigkeit und ihre gezackten Oberflächen verringern die Eisanhaftung“, sagte Michael Wood, einer der Co-Autoren der Studie.„Wir konnten diese kombinierten Effekte mit der Laserbearbeitung von Drahtgewebe nachbilden.“
Kitzig erklärt: „Es mag kontraintuitiv erscheinen, aber der Schlüssel zum Vereisungsschutz sind alle Poren im Netz, die unter Gefrierbedingungen Wasser absorbieren.Das Wasser in diesen Poren gefriert schließlich und wenn es sich ausdehnt, entstehen Risse, genau wie Sie.Wir sehen es in Eiswürfelbehältern in Kühlschränken.Wir brauchen nur sehr wenig Aufwand, um unser Netz zu enteisen, da sich die Risse in jedem Loch leicht über die Oberfläche dieser geflochtenen Drähte schlängeln.“
Die Forscher führten Windkanaltests auf schablonierten Oberflächen durch und stellten fest, dass die Behandlung 95 Prozent wirksamer bei der Verhinderung von Vereisung war als unbehandelte polierterostfreiStahlplatten.Da keine chemische Behandlung erforderlich ist, bietet die neue Methode eine potenziell wartungsfreie Lösung für das Problem der Eisbildung an Windkraftanlagen, Strommasten und Stromleitungen sowie Drohnen.
Kitzig fügte hinzu: „Angesichts des Umfangs der Regulierung der Passagierluftfahrt und der damit verbundenen Risiken ist es unwahrscheinlich, dass ein Flugzeugflügel einfach mit Metallgeflecht umwickelt wird.“
„Eines Tages könnte die Oberfläche eines Flugzeugflügels jedoch die Textur enthalten, die wir untersuchen, und die Enteisung wird durch eine Kombination traditioneller Enteisungsmethoden auf der Flügeloberfläche erfolgen, die zusammen mit Oberflächentexturen arbeiten, die von Pinguinflügeln inspiriert sind.“
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