Pingviinin siipien höyhenistä inspiroimana tutkijat ovat kehittäneet kemikaalittoman ratkaisun sähkölinjojen, tuuliturbiinien ja jopa lentokoneen siipien jäätymisen ongelmaan.
Jään kerääntyminen voi aiheuttaa valtavia vahinkoja infrastruktuurille ja joissain tapauksissa aiheuttaa sähkökatkoja.
Olipa kyseessä tuuliturbiinit, sähkötornit, droonit tai lentokoneen siivet, ongelmien ratkaisut riippuvat usein työvaltaisista, kalliista ja energiaintensiivisistä teknologioista sekä erilaisista kemikaaleista.
Kanadalaisen McGill-yliopiston tutkijaryhmä uskoo löytäneensä lupaavan uuden tavan ratkaista ongelma tutkittuaan Etelämantereen kylmissä vesissä uivien gentoopingviinien siipiä, joiden turkki ei jääty edes pintalämpötiloissa.reilusti jäätymispisteen alapuolella.
"Tutkimme ensin lootuksenlehtien ominaisuuksia, jotka kuivattavat erittäin hyvin, mutta havaitsimme niiden olevan vähemmän tehokkaita kuivumaan", sanoi apulaisprofessori Ann Kitzig, joka on etsinyt ratkaisua lähes vuosikymmenen ajan.
"Vasta kun aloimme tutkia pingviinien höyhenten massaa, löysimme luonnonmateriaalin, joka pystyi poistamaan sekä vettä että jäätä."
Pingviinin höyhenen mikroskooppinen rakenne (kuvassa yllä) koostuu väkäsistä ja oksista, jotka haarautuvat keskimmäisestä höyhenvarresta "koukuilla", jotka yhdistävät yksittäiset höyhenkarvat yhteen muodostaen maton.
Kuvan oikealla puolella näkyy pala ruostumatonta terästälankakangas, jonka tutkijat ovat koristelleet nanourailla, jotka jäljittelevät pingviinien höyhenten rakenteellista hierarkiaa.
"Havaitsimme, että itse höyhenten kerrostettu järjestely takaa veden läpäisevyyden ja niiden sahalaitaiset pinnat vähentävät jään tarttumista", sanoi Michael Wood, yksi tutkimuksen tekijöistä."Pystyimme toistamaan nämä yhdistetyt efektit kudotun metalliverkon laserkäsittelyllä."
Kitzig selittää: "Se voi tuntua vastoin intuitiiviselta, mutta avain jäänestossa on kaikki huokosetverkkojotka imevät vettä jäätymisolosuhteissa.Näissä huokosissa oleva vesi jäätyy lopulta, ja kun se laajenee, se luo halkeamia, aivan kuten sinä.Näemme sen jääkaapissa olevissa jääpaloissa.Tarvitsemme hyvin vähän ponnistuksia verkkomme jäänpoistoon, koska jokaisen reiän halkeamat mutkittelevat helposti näiden punottujen lankojen pinnalla.
Tutkijat suorittivat tuulitunnelitestejä stensiiloiduilla pinnoilla ja havaitsivat, että käsittely oli 95 prosenttia tehokkaampi jäätymisen estämisessä kuin käsittelemättömät kiillotetut ruostumattomat teräspaneelit.Koska kemiallista käsittelyä ei tarvita, uusi menetelmä tarjoaa mahdollisesti huoltovapaan ratkaisun tuulivoimaloiden, voimapylväiden ja voimalinjojen sekä dronejen jään muodostumiseen.
Kitzig lisäsi: "Matkustaja-ilmailun sääntelyn laajuuden ja siihen liittyvät riskit huomioon ottaen on epätodennäköistä, että lentokoneen siipi kääriisi vain metalliin.verkko.”
"Jonain päivänä lentokoneen siiven pinta voi kuitenkin sisältää tutkitun tekstuurin, ja jäänpoisto tapahtuu yhdistämällä perinteisiä jäänpoistomenetelmiä siiven pinnalla, joka toimii yhdessä pingviinin siipien inspiroimien pintakuvioiden kanssa."
© 2023 Insinööri- ja teknologiainstituutti.College of Engineering and Technology on rekisteröity hyväntekeväisyysjärjestöksi Englannissa ja Walesissa (numero 211014) ja Skotlannissa (numero SC038698).