Eis auf Stromleitungen kann verheerende Folgen haben und Menschen wochenlang ohne Wärme und Strom zurücklassen.Auf Flughäfen kann es bei Flugzeugen zu endlosen Verspätungen kommen, während sie darauf warten, mit giftigen chemischen Lösungsmitteln vereist zu werden.
Jetzt haben kanadische Forscher jedoch eine Lösung für ihr Wintervereisungsproblem aus einer unerwarteten Quelle gefunden: Eselspinguine.
In einer diese Woche veröffentlichten Studie haben Wissenschaftler der McGill University in Montreal einen Draht enthülltGittergewebeStruktur, die um Stromleitungen, die Seite eines Bootes oder sogar eines Flugzeugs gewickelt werden kann und das Anhaften von Eis ohne den Einsatz von Chemikalien verhindert.Oberfläche.
Wissenschaftler haben sich von den Flügeln von Eselspinguinen inspirieren lassen, die in den eisigen Gewässern nahe der Antarktis schwimmen und dadurch auch bei Außentemperaturen deutlich unter dem Gefrierpunkt eisfrei bleiben.
„Tiere … interagieren auf eine sehr Zen-artige Weise mit der Natur“, sagte Ann Kitzig, die leitende Forscherin der Studie, in einem Interview.„Es könnte etwas sein, das man beobachten und nachmachen kann.“
So wie der Klimawandel Winterstürme intensiver macht, nehmen auch Eisstürme zu.Schnee und Eis störten letztes Jahr das tägliche Leben in Texas, lahmlegten das Stromnetz, ließen Millionen Menschen tagelang ohne Heizung, Nahrung und Wasser zurück und töteten Hunderte.
Wissenschaftler, Stadtbeamte und Branchenführer arbeiten seit langem daran, sicherzustellen, dass Eisstürme den Transport im Winter nicht beeinträchtigen.Sie haben Pakete zum Enteisen von Drähten, Windkraftanlagen und Flugzeugflügeln oder sie verlassen sich auf chemische Lösungsmittel, um Eis schnell zu entfernen.
Aber Enteisungsexperten sagen, dass diese Lösungen viel zu wünschen übrig lassen.Die Haltbarkeit von Verpackungsmaterialien ist kurz.Der Einsatz von Chemikalien ist zeitaufwendig und umweltschädlich.
Kitziger, dessen Forschung sich auf die Nutzung der Natur zur Lösung komplexer menschlicher Probleme konzentriert, hat jahrelang versucht, bessere Wege zur Bewirtschaftung des Eises zu finden.Zuerst dachte sie, dass das Lotusblatt wegen seiner natürlichen Entwässerungs- und Selbstreinigungsfähigkeit in Frage kommen könnte.Aber Wissenschaftler erkannten, dass es bei starkem Regen nicht funktionieren würde, sagte sie.
Anschließend besuchten Kitzger und ihr Team den Zoo in Montreal, in dem Eselspinguine leben.Sie waren von den Pinguinfedern fasziniert und studierten gemeinsam das Design.
Sie fanden heraus, dass Federn auf natürliche Weise Eis blockieren.Michael Wood, Forscher an dem Projekt mit Kitzger, sagte, dass die hierarchische Anordnung der Federn es ihnen ermöglicht, Wasser auf natürliche Weise abzuleiten, und ihre natürlichen gezackten Oberflächen reduzieren das Anhaften von Eis.
Die Forscher replizierten dieses Design mithilfe von Lasertechnologie, um einen gewebten Draht herzustellenGittergewebe.Anschließend testeten sie die Haftung des Netzes auf Eis in einem Windkanal und stellten fest, dass es der Vereisung um 95 Prozent besser widersteht als eine Standardoberfläche aus rostfreiem Stahl.Auch chemische Lösungsmittel seien nicht erforderlich, fügten sie hinzu.
Das Netz könne auch an Flugzeugflügeln befestigt werden, sagte Kitziger, aber Probleme mit den Flugsicherheitsvorschriften des Bundes würden es schwierig machen, solche Designänderungen in absehbarer Zeit umzusetzen.
„Das Faszinierendste an dieser Vereisungsschutzlösung ist, dass es sich um den Draht handeltGittergewebeDas macht es langlebig“, sagte Kevin Golovin, Assistenzprofessor für Maschinenbau an der University of Toronto.
Andere Lösungen wie eisbeständiger Gummi oder von Lotusblättern inspirierte Oberflächen sind nicht nachhaltig.
„Sie funktionieren im Labor sehr gut“, sagte Golovin, der nicht an der Studie beteiligt war, „und draußen übertragen sie schlecht.“