Εμπνευσμένοι από τα φτερά των πιγκουίνων, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια λύση χωρίς χημικά για το πρόβλημα του παγώματος σε ηλεκτροφόρα καλώδια, ανεμογεννήτριες και ακόμη και φτερά αεροπλάνων.
Η συσσώρευση πάγου μπορεί να προκαλέσει τεράστιες ζημιές στις υποδομές και, σε ορισμένες περιπτώσεις, να προκαλέσει διακοπές ρεύματος.
Είτε πρόκειται για ανεμογεννήτριες, ηλεκτρικούς πύργους, drones ή φτερά αεροπλάνων, οι λύσεις στα προβλήματα συχνά εξαρτώνται από τεχνολογίες έντασης εργασίας, δαπανηρές και ενεργοβόρες τεχνολογίες, καθώς και από διάφορα χημικά.
Μια ομάδα ερευνητών από το πανεπιστήμιο McGill του Καναδά πιστεύει ότι έχει βρει έναν πολλά υποσχόμενο νέο τρόπο για να λύσει το πρόβλημα αφού μελέτησε τα φτερά των πιγκουίνων gentoo, που κολυμπούν στα παγωμένα νερά της Ανταρκτικής και των οποίων η γούνα δεν παγώνει ακόμη και σε επιφανειακές θερμοκρασίες.πολύ κάτω από το σημείο πήξης.
«Ερευνήσαμε αρχικά τις ιδιότητες των φύλλων του λωτού, τα οποία είναι πολύ καλά στην αφυδάτωση, αλλά βρήκαμε ότι είναι λιγότερο αποτελεσματικά στην αφυδάτωση», δήλωσε η αναπληρώτρια καθηγήτρια Ann Kitzig, η οποία αναζητούσε μια λύση για σχεδόν μια δεκαετία.
«Μόλις αρχίσαμε να μελετάμε τη μάζα των φτερών πιγκουίνου, ανακαλύψαμε ένα φυσικό υλικό που μπορούσε να αφαιρέσει τόσο το νερό όσο και τον πάγο».
Η μικροσκοπική δομή του φτερού ενός πιγκουίνου (φωτογραφία παραπάνω) αποτελείται από ακίδες και κλαδιά που διακλαδίζονται από έναν κεντρικό άξονα φτερών με «αγκίστρια» που συνδέουν μεμονωμένες τρίχες φτερών μεταξύ τους για να σχηματίσουν ένα χαλί.
Η δεξιά πλευρά της εικόνας δείχνει ένα κομμάτι από ανοξείδωτο χάλυβασύρμαύφασμα που οι ερευνητές έχουν διακοσμήσει με νανοαυλάκια που μιμούνται τη δομική ιεραρχία των φτερών πιγκουίνου.
«Διαπιστώσαμε ότι η πολυεπίπεδη διάταξη των φτερών παρέχει διαπερατότητα στο νερό και οι οδοντωτές επιφάνειές τους μειώνουν την πρόσφυση στον πάγο», δήλωσε ο Michael Wood, ένας από τους συν-συγγραφείς της μελέτης.«Καταφέραμε να αναπαράγουμε αυτά τα συνδυασμένα εφέ με επεξεργασία λέιζερ υφαντού συρμάτινου πλέγματος».
Ο Kitzig εξηγεί: «Μπορεί να φαίνεται αντι-διαισθητικό, αλλά το κλειδί για την καταπολέμηση του πάγου είναι όλοι οι πόροι στοπλέγμαπου απορροφούν νερό σε συνθήκες κατάψυξης.Το νερό σε αυτούς τους πόρους τελικά παγώνει, και καθώς διαστέλλεται, δημιουργεί ρωγμές, όπως και εσείς.Το βλέπουμε σε παγοθήκες στα ψυγεία.Χρειαζόμαστε πολύ λίγη προσπάθεια για να ξεπαγώσουμε το πλέγμα μας επειδή οι ρωγμές σε κάθε τρύπα ελίσσονται εύκολα πάνω από την επιφάνεια αυτών των πλεγμένων συρμάτων».
Οι ερευνητές διεξήγαγαν δοκιμές αεροδυναμικής σήραγγας σε επιφάνειες με στένσιλ και διαπίστωσαν ότι η επεξεργασία ήταν 95 τοις εκατό πιο αποτελεσματική στην πρόληψη του παγώματος από τα μη επεξεργασμένα γυαλισμένα πάνελ από ανοξείδωτο χάλυβα.Επειδή δεν απαιτείται χημική επεξεργασία, η νέα μέθοδος προσφέρει μια δυνητικά χωρίς συντήρηση λύση στο πρόβλημα της συσσώρευσης πάγου σε ανεμογεννήτριες, πόλους ηλεκτροδότησης και ηλεκτροφόρα καλώδια και drones.
Ο Kitzig πρόσθεσε: «Δεδομένου του πεδίου εφαρμογής του κανονισμού για την επιβατική αεροπορία και των κινδύνων που εμπεριέχονται, είναι απίθανο ένα φτερό αεροσκάφους να είναι απλώς τυλιγμένο σε μέταλλοπλέγμα.»
«Ωστόσο, κάποια μέρα η επιφάνεια ενός πτερυγίου αεροσκάφους μπορεί να περιέχει την υφή που μελετάμε και η αποπάγωση θα γίνει μέσω ενός συνδυασμού παραδοσιακών μεθόδων αποπάγωσης στην επιφάνεια των φτερών, που θα λειτουργούν παράλληλα με υφές επιφάνειας εμπνευσμένες από φτερά πιγκουίνου».
© 2023 Ινστιτούτο Μηχανικής και Τεχνολογίας.Το College of Engineering and Technology είναι εγγεγραμμένο ως φιλανθρωπικό ίδρυμα στην Αγγλία και την Ουαλία (αριθμός 211014) και τη Σκωτία (αριθμός SC038698).