Inspirándose en las plumas de las alas de los pingüinos, los investigadores han desarrollado una solución libre de químicos al problema de la formación de hielo en líneas eléctricas, turbinas eólicas e incluso alas de aviones.
La acumulación de hielo puede causar daños masivos a la infraestructura y, en algunos casos, provocar cortes de energía.
Ya se trate de turbinas eólicas, torres eléctricas, drones o alas de aviones, las soluciones a los problemas a menudo dependen de tecnologías que requieren mucha mano de obra, costosas y energía, así como de diversos productos químicos.
Un equipo de investigadores de la Universidad McGill de Canadá cree haber encontrado una nueva y prometedora forma de resolver el problema después de estudiar las alas de los pingüinos papúa, que nadan en las gélidas aguas de la Antártida y cuyo pelaje no se congela ni siquiera a temperaturas superficiales.muy por debajo del punto de congelación.
"Primero investigamos las propiedades de las hojas de loto, que son muy buenas para deshidratar, pero descubrimos que son menos efectivas para deshidratar", dijo la profesora asociada Ann Kitzig, que ha estado buscando una solución durante casi una década.
"No fue hasta que empezamos a estudiar la masa de plumas de pingüino que descubrimos un material natural que podía eliminar tanto el agua como el hielo".
La estructura microscópica de la pluma de un pingüino (en la foto de arriba) consiste en púas y ramitas que se ramifican desde un eje central de la pluma con "ganchos" que conectan los pelos de las plumas individuales para formar una alfombra.
El lado derecho de la imagen muestra una pieza de acero inoxidable.cableTela que los investigadores han adornado con nanosurcos que imitan la jerarquía estructural de las plumas de los pingüinos.
"Descubrimos que la disposición en capas de las plumas proporciona permeabilidad al agua y sus superficies dentadas reducen la adhesión del hielo", dijo Michael Wood, uno de los coautores del estudio."Pudimos replicar estos efectos combinados con el procesamiento láser de mallas de alambre tejidas".
Kitzig explica: “Puede parecer contradictorio, pero la clave para evitar la formación de hielo son todos los poros delmallaque absorben agua en condiciones de congelación.El agua en estos poros eventualmente se congela y, a medida que se expande, crea grietas, como usted.Lo vemos en las cubiteras de los frigoríficos.Necesitamos muy poco esfuerzo para descongelar nuestra malla porque las grietas en cada agujero serpentean fácilmente sobre la superficie de estos alambres trenzados”.
Los investigadores realizaron pruebas en túnel de viento en superficies estampadas y descubrieron que el tratamiento era un 95 por ciento más eficaz para prevenir la formación de hielo que los paneles de acero inoxidable pulido sin tratar.Como no se requiere tratamiento químico, el nuevo método ofrece una solución potencialmente libre de mantenimiento al problema de la acumulación de hielo en turbinas eólicas, postes y líneas eléctricas y drones.
Kitzig añadió: “Dado el alcance de la regulación de la aviación de pasajeros y los riesgos involucrados, es poco probable que el ala de un avión esté simplemente envuelta en metal.malla.”
"Sin embargo, algún día la superficie del ala de un avión puede contener la textura que estamos estudiando, y el deshielo se producirá mediante una combinación de métodos de deshielo tradicionales en la superficie del ala, trabajando en conjunto con texturas superficiales inspiradas en las alas de los pingüinos".
© 2023 Instituto de Ingeniería y Tecnología.La Facultad de Ingeniería y Tecnología está registrada como organización benéfica en Inglaterra y Gales (número 211014) y Escocia (número SC038698).