Durante la Grande Tempesta di Ghiaccio del 1998, il ghiaccio si congelò sulle linee elettriche e sui pali, paralizzando gli Stati Uniti settentrionali e il Canada meridionale, lasciando molte persone nel freddo e nell’oscurità per giorni e persino settimane.Che si tratti di turbine eoliche, torri elettriche, droni o ali di aeroplani, la lotta contro la formazione di ghiaccio si basa spesso su metodi che richiedono molto tempo, sono costosi e/o utilizzano grandi quantità di energia e varie sostanze chimiche.Ma osservando la natura, i ricercatori della McGill pensano di aver trovato un nuovo modo promettente per risolvere il problema.Si sono ispirati alle ali dei pinguini Papua, i pinguini che nuotano nelle acque ghiacciate della regione antartica, la cui pelliccia non gela anche quando la temperatura della superficie esterna è ben al di sotto dello zero.
Abbiamo prima studiato le proprietà delle foglie di loto, che sono eccellenti per assorbire l'acqua, ma si è scoperto che sono meno efficaci nel assorbire l'acqua.ha affermato Ann Kitzig, assistente professore di ingegneria chimica alla McGill University e direttrice del Biomimetic Surface Engineering Lab, che da quasi un decennio è alla ricerca di una soluzione, un materiale in grado di rimuovere acqua e ghiaccio.“
L'immagine a sinistra mostra la struttura microscopica di una piuma di pinguino (un primo piano di 10 micron dell'inserto equivale a 1/10 della larghezza di un capello umano, per dare un'idea di scala).da piume ramificate.I “ganci” vengono utilizzati per unire insieme i singoli peli delle piume per formare tappeti.Sulla destra c'è un filo di acciaio inossidabilestoffache i ricercatori hanno impreziosito con nanoscanalature, replicando la gerarchia della struttura della piuma del pinguino (filo metallico con nanoscanalature nella parte superiore).
"Abbiamo scoperto che la disposizione a strati delle piume stesse fornisce proprietà di drenaggio e le loro superfici seghettate riducono l'adesione del ghiaccio", spiega Michael Wood, uno studente neolaureato che lavora con Kitziger, uno dei coautori dello studio.Gli autori hanno pubblicato un nuovo articolo su ACS Applied Material Interfaces.“Siamo stati in grado di replicare questi effetti combinati con la rete metallica tagliata al laser”.
Kitzig ha aggiunto: “Può sembrare controintuitivo, ma la chiave per lo scioglimento del ghiaccio è che tutti i pori della rete assorbono acqua in condizioni di congelamento.L'acqua in questi pori è l'ultima a congelarsi e, espandendosi, crea crepe come quelle che vedi nei vassoi dei cubetti di ghiaccio del frigorifero.Basta uno sforzo minimo per rimuovere il ghiaccio dalla griglia, perché le crepe in ciascun foro si snodano facilmente lungo la superficie di questi fili intrecciati.
I ricercatori hanno condotto test nella galleria del vento su superfici stampate e hanno scoperto che il trattamento era del 95% più efficace nel prevenire la formazione di ghiaccio rispetto ai pannelli in acciaio inossidabile lucidato non rivestiti.Poiché non è richiesto alcun trattamento chimico, il nuovo metodo offre una soluzione potenzialmente esente da manutenzione al problema della formazione di ghiaccio su turbine eoliche, pali elettrici, linee elettriche e droni.
“Dato il numero di regolamenti sull’aviazione passeggeri e i rischi associati, è improbabile che l’ala di un aereo venga semplicemente avvolta nel metallomaglia”, ha aggiunto Kitzig.“Tuttavia, un giorno la superficie dell’ala di un aereo potrebbe avere la struttura che stiamo studiando e lo sghiacciamento avverrà attraverso una combinazione di metodi di sghiacciamento tradizionali che lavorano insieme sull’ala.La superficie presenta texture ispirate alle ali dei pinguini..struttura della superficie."
“Superfici antighiaccio affidabili basate sulla doppia funzionalità: sfaldamento del ghiaccio causato dalla microstruttura e drenaggio potenziato dalla nanostruttura”, di Michael J. Wood, Gregory Brock, Juliette Debret, Philippe Servio e Anne-Marie Kitzig, pubblicato in ACS Appl.interfaccia.opaca
Fondata a Montreal, nel Quebec nel 1821, la McGill University è l'università medica numero uno del Canada.La McGill è costantemente classificata tra le migliori università del paese e del mondo.È un'istituzione di istruzione superiore "famosa in tutto il mondo" con attività di ricerca in tre campus, 11 dipartimenti, 13 scuole professionali, 300 programmi di studio e oltre 40.000 studenti, inclusi oltre 10.200 studenti laureati.La McGill attira studenti da oltre 150 paesi e i suoi 12.800 studenti internazionali costituiscono il 31% del suo corpo studentesco.Più della metà degli studenti della McGill sono madrelingua di una lingua madre diversa dall'inglese e circa il 19% di questi studenti considera il francese come prima lingua.