במהלך סופת הקרח הגדולה של 1998, הצטברות קרח על קווי חשמל ועמודים הביאה את צפון ארצות הברית ודרום קנדה לקיפאון, והותירה אנשים רבים קרים וחשוכים במשך ימים או אפילו שבועות.בין אם מדובר בטורבינות רוח, מגדלים חשמליים, מזל"טים או כנפי מטוסים, הסרת הקרח מסתמכת לרוב על שיטות שגוזלות זמן, יקרות ו/או משתמשות באנרגיה רבה ובמגוון כימיקלים.אבל בהסתכלות על הטבע, החוקרים של מקגיל חושבים שהם מצאו דרך חדשה ומבטיחה לפתור את הבעיה.הם נוצרו בהשראת כנפיים של פינגוויני ג'נטו ששוחים במים הקפואים של אנטארקטיקה, והפרוות שלהם לא קופאת אפילו כאשר טמפרטורת פני השטח החיצונית היא הרבה מתחת לאפס.
תחילה חקרנו את התכונות של עלי הלוטוס, שהם טובים מאוד בהוצאת מים, אבל התברר שהם פחות יעילים בסילוק קרח", אמרה אן קיציג, שחיפשה פתרונות כבר כמעט עשור והיא אסיסטנטית פרופסור. .דוקטור להנדסה כימית באוניברסיטת מקגיל, מנהל המעבדה להנדסת משטחים ביומימטיים: "רק כשהתחלנו לחקור את תכונותיהן של נוצות הפינגווינים גילינו חומר טבעי שמפיל בו זמנית מים וקרח.”
התמונהבצד שמאל נראה מבנה המיקרו של נוצת פינגווין (תקריב של תוספת של 10 מיקרון מתאים ל-1/10 מרוחב שערה אנושית כדי לתת תחושה של קנה מידה).דוקרנים וזרדים אלה הם הגבעולים המרכזיים של הנוצות המסועפות.."ווים" משמשים לחיבור שערות נוצות בודדות יחד ליצירת כרית.בצד ימין יש בד תיל מנירוסטה שהחוקרים עיטרו בננו-חריצים, משחזרים את ההיררכיה של מבני נוצות הפינגווינים (חוט עם ננו-חריצים למעלה).
"מצאנו שהסידור ההיררכי של הנוצות עצמן מספק תכונות של שחרור מים, והמשטח המשונן שלהן מפחית את הידבקות הקרח", מסביר מייקל ווד, סטודנט לתואר שני לאחרונה שעובד עם קיציג ואחד ממחברי המחקר.מאמר חדש ב-ACS Applied Material Interfaces."הצלחנו לשכפל את האפקטים המשולבים האלה עם רשת תיל ארוגה בחיתוך לייזר."
קיציג הוסיף: "זה אולי נראה מנוגד לאינטואיציה, אבל המפתח להפרדת הקרח הוא כל הנקבוביות ברשת שסופגות מים בתנאי קפיאה.המים בנקבוביות האלה קופאים בסופו של דבר, וכשהם מתרחבים, הם יוצרים סדקים, בדיוק כמו שהייתם במקרר.זה אותו דבר כמו שרואים במגש קוביות הקרח.אנחנו צריכים מעט מאוד מאמץ כדי להסיר את הקרח מהרשת שלנו, כי הסדקים בכל אחד מהחורים האלה נוטים להתפתל לאורך פני השטח של החוטים הקלועים האלה."
החוקרים בדקו את משטח השבלונות במנהרת רוח ומצאו שהטיפול היה טוב יותר ב-95% בעמידה בפני ציפוי מאשר יריעות נירוסטה מלוטשות שלא עטפו.מכיוון שלא נדרש טיפול כימי, השיטה החדשה מציעה פתרון פוטנציאלי ללא תחזוקה לבעיית היווצרות קרח בטורבינות רוח, מגדלים, קווי חשמל ומזל"טים.
"בהתחשב במספר תקנות התעופה לנוסעים והסיכונים הנלווים לכך, לא סביר שכנפי מטוס פשוט יהיו עטופות ברשת מתכת", הוסיף קיציג."עם זאת, ייתכן שיום אחד פני השטח של כנף מטוס יהיו במרקם שאנו חוקרים, ומכיוון ששיטות הסרת הקרח המסורתיות פועלות יחד על פני הכנף, הסרת הקרח תתרחש על ידי איחוי כנפי פינגווין.בהשראת מרקם המשטח."
"משטחים אמינים נגד הקרחה המבוססים על פונקציונליות כפולה - התקלפות קרח המושרה על ידי מיקרו-מבנה עם שכבת דחיית מים משופרת ננו-מבנה", מייקל ג'יי ווד, גרגורי ברוק, ג'ולייט דבר, פיליפ סריו ואן-מארי קיציג ב-ACS Appl.alma mater.interface
אוניברסיטת מקגיל, שנוסדה בשנת 1821 במונטריאול, קוויבק, היא האוניברסיטה מספר אחת בקנדה.אוניברסיטת מקגיל מדורגת באופן עקבי בין האוניברסיטאות המובילות הן ברמה הלאומית והן בעולם.זהו מוסד בעל שם עולמי להשכלה גבוהה עם פעילויות מחקר המשתרעות על פני שלושה קמפוסים, 11מכללות, 13 מכללות מקצועיות, 300 תכניות לימוד ומעל 40,000 סטודנטים, כולל מעל 10,200 סטודנטים לתארים מתקדמים.McGill מושכת סטודנטים מיותר מ-150 מדינות, ו-12,800 הסטודנטים הבינלאומיים שלה מהווים 31% מכלל הסטודנטים.יותר ממחצית מתלמידי מקגיל אומרים שהשפה הראשונה שלהם אינה אנגלית, וכ-19% מהם דוברים צרפתית כשפתם הראשונה.