Durante la Gran Tormenta de Hielo de 1998, el hielo se congeló en postes y líneas eléctricas, paralizando el norte de Estados Unidos y el sur de Canadá, dejando a muchos en el frío y la oscuridad durante días e incluso semanas.Ya se trate de turbinas eólicas, torres de energía, drones o alas de aviones, la lucha contra la acumulación de hielo a menudo se basa en métodos que requieren mucho tiempo, son costosos y/o utilizan grandes cantidades de energía y diversos productos químicos.Pero al observar la naturaleza, los investigadores de McGill creen haber encontrado una nueva y prometedora forma de resolver el problema.Se inspiraron en las alas de los pingüinos papúa, los pingüinos que nadan en las aguas heladas de la región antártica, cuyo pelaje no se congela incluso cuando la temperatura de la superficie exterior está muy por debajo del punto de congelación.
Primero investigamos las propiedades de las hojas de loto, que son excelentes para absorber el agua, pero resultó que son menos efectivas para absorber el agua.dijo Ann Kitzig, profesora asistente de ingeniería química en la Universidad McGill y directora del Laboratorio de Ingeniería de Superficies Biomiméticas, que ha estado buscando una solución durante casi una década, un material que pueda eliminar el agua y el hielo.“
La imagen de la izquierda muestra la estructura microscópica de una pluma de pingüino (un primer plano de 10 micras del inserto equivale a 1/10 del ancho de un cabello humano, para dar una idea de escala).de plumas ramificadas.Los “ganchos” se utilizan para unir pelos de plumas individuales para formar alfombras.A la derecha hay un alambre de acero inoxidable.pañoque los investigadores han adornado con nanosurcos, replicando la jerarquía de la estructura de las plumas de pingüino (alambre de metal con nanosurcos en la parte superior).
"Descubrimos que la disposición en capas de las plumas proporciona propiedades de drenaje, y sus superficies dentadas reducen la adherencia del hielo", explica Michael Wood, un estudiante graduado reciente que trabaja con Kitziger y uno de los coautores del estudio.Los autores han publicado un nuevo artículo en ACS Applied Material Interfaces."Pudimos replicar estos efectos combinados con una malla de alambre cortada con láser".
Kitzig añadió: “Puede parecer contradictorio, pero la clave para el derretimiento del hielo es que todos los poros de la malla absorben agua en condiciones de congelación.El agua en estos poros es la última en congelarse y, a medida que se expande, crea grietas como las que se ven en las cubiteras de los refrigeradores.Necesitamos muy poco esfuerzo para quitar el hielo de la rejilla, porque las grietas en cada orificio serpentean fácilmente a lo largo de la superficie de estos cables trenzados.
Los investigadores realizaron pruebas en túnel de viento en superficies estarcidas y descubrieron que el tratamiento era un 95 por ciento más efectivo para prevenir la formación de hielo que los paneles de acero inoxidable pulidos sin revestir.Dado que no se requiere tratamiento químico, el nuevo método ofrece una solución potencialmente libre de mantenimiento al problema de la formación de hielo en turbinas eólicas, postes, líneas eléctricas y drones.
“Dada la cantidad de regulaciones de aviación de pasajeros y los riesgos asociados, es poco probable que el ala de un avión esté simplemente envuelta en metal.malla”, añadió Kitzig.“Sin embargo, algún día la superficie del ala de un avión puede tener la textura que estamos estudiando y el deshielo se producirá mediante una combinación de métodos de deshielo tradicionales que trabajen juntos en el ala.La superficie incluye texturas inspiradas en las alas de los pingüinos..textura de superficie."
“Superficies anticongelantes confiables basadas en una doble funcionalidad: descamación de hielo causada por una microestructura y drenaje mejorado por una nanoestructura”, por Michael J. Wood, Gregory Brock, Juliette Debret, Philippe Servio y Anne-Marie Kitzig, publicado en ACS Appl.interfaz.mate
Fundada en Montreal, Quebec en 1821, la Universidad McGill es la universidad médica número uno de Canadá.McGill está constantemente clasificada entre las mejores universidades del país y del mundo.Es una institución de educación superior “reconocida mundialmente” con actividades de investigación en tres campus, 11 departamentos, 13 escuelas profesionales, 300 programas de estudio y más de 40.000 estudiantes, incluidos más de 10.200 estudiantes de posgrado.McGill atrae a estudiantes de más de 150 países y sus 12.800 estudiantes internacionales representan el 31% de su alumnado.Más de la mitad de los estudiantes de McGill son hablantes nativos de una lengua materna distinta del inglés, y aproximadamente el 19 por ciento de estos estudiantes consideran el francés como su primer idioma.