Durante a Gran Tormenta de Xeo de 1998, a acumulación de xeo nas liñas eléctricas e nos postes paralizou o norte dos Estados Unidos e o sur de Canadá, deixando a moita xente fría e escura durante días ou incluso semanas.Xa se trate de turbinas eólicas, torres eléctricas, drons ou ás de avións, o desxeo adoita depender de métodos que levan moito tempo, son caros e/ou utilizan moita enerxía e unha variedade de produtos químicos.Pero mirando a natureza, os investigadores de McGill pensan que atoparon unha nova forma prometedora de resolver o problema.Inspiráronse nas ás dos pingüíns gentoo nadando nas xeadas augas da Antártida, e a súa pelaxe non se conxela nin sequera cando a temperatura da superficie exterior está moi por debaixo de cero.
Primeiro investigamos as propiedades das follas de loto, que son moi boas para eliminar a auga, pero resultou que son menos eficaces para eliminar o xeo”, dixo Ann Kitzig, que leva case unha década buscando solucións e é profesora asistente. .Doutor en Enxeñaría Química na Universidade de McGill, director do Laboratorio de Enxeñaría Biomimética de Superficies: "Non foi ata que comezamos a investigar as propiedades das plumas de pingüíns cando descubrimos un material natural que derrama auga e xeo simultaneamente.”
Oimaxeá esquerda móstrase a microestrutura dunha pluma de pingüín (un primeiro plano dunha inserción de 10 micras corresponde a 1/10 do ancho dun cabelo humano para dar unha sensación de escala).Estas púas e pólas son os talos centrais das plumas ramificadas..Os "ganchos" úsanse para unir os pelos de plumas individuais para formar un almofada.Á dereita hai un pano de arame de aceiro inoxidable que os investigadores decoraron con nanosurcos, reproducindo a xerarquía das estruturas de plumas de pingüíns (fío con nanosurcos na parte superior).
"Descubrimos que a disposición xerárquica das propias plumas proporciona propiedades de liberación de auga e a súa superficie dentada reduce a adhesión do xeo", explica Michael Wood, un estudante de posgrao recente que traballa con Kitzig e un dos coautores do estudo.Novo artigo en ACS Applied Material Interfaces."Podemos replicar estes efectos combinados cunha malla de arame tecida cortada con láser".
Kitzig engadiu: "Pode parecer contra-intuitivo, pero a clave para separar o xeo son todos os poros da malla que absorben auga en condicións de conxelación.A auga neses poros finalmente conxélase e, a medida que se expande, crea fendas, como se estaría na neveira.É o mesmo que se ve na bandexa de xeo.Necesitamos moi pouco esforzo para eliminar o xeo da nosa malla porque as fendas de cada un destes buratos tenden a serpentear pola superficie destes fíos trenzados.
Os investigadores probaron a superficie pintada nun túnel de vento e descubriron que o tratamento foi un 95% mellor para resistir o xeo que as follas de aceiro inoxidable pulido sen envolver.Dado que non é necesario ningún tratamento químico, o novo método ofrece unha solución potencialmente sen mantemento ao problema da formación de xeo en aeroxeradores, torres, liñas eléctricas e drons.
"Dado o número de regulamentos de aviación de pasaxeiros e os riscos asociados, é pouco probable que as ás dos avións estean simplemente envoltas en malla metálica", engadiu Kitzig."Non obstante, é posible que algún día a superficie dunha á de avión teña a textura que estamos estudando e, dado que os métodos tradicionais de desxeo funcionan xuntos na superficie da á, o desxeo producirase fusionando ás de pingüíns.inspirado na textura da superficie".
"Superficies antixeo fiables baseadas na dobre funcionalidade: escamas de xeo inducidas pola microestrutura con superposición de repelencia á auga mellorada pola nanoestrutura", Michael J. Wood, Gregory Brock, Juliette Debre, Philippe Servio e Anne-Marie Kitzig en ACS Appl.alma mater.interface
A Universidade McGill, fundada en 1821 en Montreal, Quebec, é a universidade número un en Canadá.A Universidade McGill está constantemente clasificada entre as mellores universidades a nivel nacional e internacional.É unha institución de educación superior de renome mundial con actividades de investigación que abarcan tres campus, 11facultades, 13 colexios profesionais, 300 programas de estudo e máis de 40.000 estudantes, incluíndo máis de 10.200 estudantes de posgrao.McGill atrae estudantes de máis de 150 países e os seus 12.800 estudantes internacionais representan o 31% do alumnado.Máis da metade dos estudantes de McGill din que a súa primeira lingua non é o inglés, e preto do 19% deles fala francés como primeira lingua.