در طوفان بزرگ یخ در سال 1998، تجمع یخ بر روی خطوط برق و تیرها، شمال ایالات متحده و جنوب کانادا را به بن بست رساند و بسیاری از مردم را برای روزها یا حتی هفته ها سرد و تاریک کرد.یخ زدایی خواه توربین های بادی، برج های الکتریکی، هواپیماهای بدون سرنشین یا بال های هواپیما باشد، یخ زدایی اغلب متکی به روش هایی است که زمان بر، پرهزینه و/یا مصرف انرژی زیاد و انواع مواد شیمیایی است.اما با نگاهی به طبیعت، محققان مکگیل فکر میکنند که راه جدیدی نویدبخش برای حل این مشکل پیدا کردهاند.آنها از بالهای پنگوئنهای جنتو که در آبهای یخی قطب جنوب شنا میکنند الهام گرفتهاند و خز آنها حتی زمانی که دمای سطح بیرونی بسیار زیر صفر است یخ نمیزند.
ما ابتدا خواص برگ های نیلوفر آبی را بررسی کردیم که در از بین بردن آب بسیار خوب است، اما مشخص شد که آنها در از بین بردن یخ کمتر موثر هستند. .دکترای مهندسی شیمی در دانشگاه مک گیل، مدیر آزمایشگاه مهندسی سطح بیومیمتیک: «تا زمانی که ما شروع به بررسی خواص پرهای پنگوئن کردیم، ماده ای طبیعی را کشف کردیم که به طور همزمان آب و یخ می ریزد.”
راتصویردر سمت چپ ریزساختار یک پر پنگوئن را نشان می دهد (نمای نزدیک از یک درج 10 میکرونی معادل 1/10 عرض یک موی انسان برای ایجاد حس مقیاس است).این خارها و شاخه ها ساقه های مرکزی پرهای منشعب هستند.."قلاب" برای اتصال موهای تک تک پرها به یکدیگر و تشکیل یک بالشتک استفاده می شود.در سمت راست یک پارچه سیمی از جنس استنلس استیل قرار دارد که محققان آن را با نانو شیارها تزئین کردند و سلسله مراتب ساختارهای پر پنگوئن (سیم با نانو شیارها در بالا) را بازتولید کرد.
مایکل وود، یک دانشجوی فارغالتحصیل اخیر که با کیتزیگ کار میکند و یکی از نویسندگان همکار این مطالعه، توضیح میدهد: «ما دریافتیم که آرایش سلسله مراتبی پرها خواص رهاسازی آب را فراهم میکند و سطح دندانهدار آنها چسبندگی یخ را کاهش میدهد.مقاله جدید در ACS Applied Material Interfaces."ما توانستیم این جلوه های ترکیبی را با شبکه های سیمی بافته شده با برش لیزری تکرار کنیم."
کیتزیگ اضافه کرد: «ممکن است غیرمعمول به نظر برسد، اما کلید جداسازی یخ تمام منافذ مش است که آب را در شرایط انجماد جذب میکنند.آب موجود در آن منافذ در نهایت یخ می زند، و همانطور که منبسط می شود، ترک هایی ایجاد می کند، درست مثل شما که در یخچال هستید.همان چیزی است که در سینی یخ دیده می شود.ما به تلاش بسیار کمی برای حذف یخ از مش خود نیاز داریم زیرا شکافهای هر یک از این سوراخها در امتداد سطح این سیمهای بافته میپیچد.
محققان سطح شابلون شده را در یک تونل باد مورد آزمایش قرار دادند و دریافتند که درمان 95 درصد در مقاومت در برابر یخ زدگی بهتر از ورق های فولادی ضد زنگ صیقلی نشده است.از آنجایی که نیازی به عملیات شیمیایی نیست، روش جدید یک راه حل بالقوه بدون نیاز به نگهداری برای مشکل تشکیل یخ در توربین های بادی، برج ها، خطوط برق و هواپیماهای بدون سرنشین ارائه می دهد.
کیتزیگ افزود: «با توجه به تعداد مقررات هوانوردی مسافربری و خطرات مرتبط، بعید است که بالهای هواپیما به سادگی در توری فلزی پیچیده شوند.»با این حال ممکن است روزی سطح بال هواپیما دارای بافتی باشد که ما در حال مطالعه آن هستیم، و از آنجایی که روش های سنتی یخ زدایی روی سطح بال با هم کار می کنند، یخ زدایی با همجوشی بال های پنگوئن اتفاق می افتد.با الهام از بافت سطح.”
مایکل جی وود، گرگوری براک، ژولیت دبر، فیلیپ سرویو و آن ماری کیتزیگ در ACS Appl: "سطوح ضد یخ قابل اطمینان مبتنی بر عملکرد دوگانه - پوسته پوسته شدن یخ ناشی از ریزساختار با پوشش ضد آب تقویت شده با نانوساختار".alma mater.interface
دانشگاه مک گیل، که در سال 1821 در مونترال، کبک تأسیس شد، دانشگاه شماره یک در کانادا است.دانشگاه مک گیل به طور مداوم در بین دانشگاه های برتر چه در سطح ملی و چه در سطح بین المللی رتبه بندی می شود.این یک موسسه آموزش عالی معتبر جهانی است که فعالیت های تحقیقاتی در سه پردیس، 11 را شامل می شوددانشکده ها13 کالج حرفه ای، 300 برنامه تحصیلی و بیش از 40000 دانشجو، از جمله بیش از 10200 دانشجوی کارشناسی ارشد.مک گیل دانشجویان بیش از 150 کشور را جذب می کند و 12800 دانشجوی بین المللی آن 31 درصد از کل دانشجویان را تشکیل می دهند.بیش از نیمی از دانش آموزان مک گیل می گویند که زبان اصلی آنها انگلیسی نیست و حدود 19 درصد از آنها فرانسوی را به عنوان زبان اول صحبت می کنند.
زمان ارسال: نوامبر-14-2022