1998 年の大氷嵐の際、氷が電線や電柱に凍りつき、米国北部とカナダ南部が麻痺し、多くの人が数日間、場合によっては数週間にわたって寒さと暗闇の中に取り残されました。風力タービン、送電塔、ドローン、飛行機の翼のいずれであっても、着氷との戦いは時間と費用がかかり、大量のエネルギーやさまざまな化学物質を使用する方法に依存することがよくあります。しかし、自然に目を向けると、マギル氏の研究者らは、この問題を解決する有望な新しい方法を発見したと考えている。これらは、外表面温度が氷点下になっても毛皮が凍らない、南極地域の氷の海を泳ぐペンギン、ジェンツーペンギンの翼からインスピレーションを得たものです。
まず、吸水性に優れた蓮の葉の性質を調べてみましたが、吸水性が低いことが分かりました。マギル大学の化学工学助教授であり、生物模倣表面工学研究所の所長でもあるアン・キッツィヒ氏は、10年近くにわたって解決策、つまり水と氷を除去できる材料を探し求めてきたと述べた。「
左の画像は、ペンギンの羽毛の微細構造を示しています（縮尺を理解するために、インサートの 10 ミクロンの拡大図は人間の髪の毛の幅の 1/10 に相当します）。枝分かれした羽から。「フック」は、個々の羽毛の毛を結合して敷物を形成するために使用されます。右はステンレスワイヤーです布研究者らはナノ溝で装飾し、ペンギンの羽毛構造の階層構造（上部にナノ溝のある金属線）を再現した。
「羽毛自体の層状の配置が排水性をもたらし、その鋸歯状の表面が氷の固着を軽減することがわかりました」と、キッツィガー氏とともに研究を行っている最近の大学院生で、この研究の共著者の一人であるマイケル・ウッド氏は説明する。著者らは、ACS Applied Materials Interfaces に新しい記事を公開しました。「レーザーカットされたワイヤーメッシュを使用して、これらの複合効果を再現することができました。」
キッツィヒ氏はさらに、「直観に反するように思えるかもしれないが、氷が溶ける鍵となるのは、凍結条件下ではメッシュ上のすべての細孔が水を吸収することだ。これらの細孔内の水は最後に凍結し、膨張するにつれて冷蔵庫の製氷皿に見られるような亀裂が生じます。各穴の亀裂は編組ワイヤーの表面に沿って容易に蛇行するため、グリッドから氷を取り除くのにほとんど力を必要としません。
研究者らはステンシル表面で風洞試験を実施し、この処理が被覆されていない研磨ステンレス鋼パネルよりも着氷を防ぐ効果が 95% 高いことを発見しました。この新しい方法は化学処理が不要なため、風力タービン、電柱、送電線、ドローンの着氷の問題に対してメンテナンスフリーの可能性のある解決策を提供します。
「旅客航空規制の数とそれに伴うリスクを考慮すると、航空機の翼を単純に金属で包むことは考えにくいです。メッシュ」とキッツィッヒ氏は付け加えた。「しかし、いつか航空機の翼の表面が私たちが研究しているような質感になる可能性があり、翼上で従来の除氷方法を組み合わせて除氷が行われるようになるでしょう。表面にはペンギンの羽をイメージしたテクスチャーが施されています。。表面のテクスチャ。"
「二重機能に基づく信頼性の高い防氷表面 – 微細構造によって引き起こされる氷の剥離とナノ構造によって強化された排水」、Michael J. Wood、Gregory Brock、Juliette Debret、Philippe Servio、Anne-Marie Kitzig 著、ACS Appl.マットインターフェイス
マギル大学は 1821 年にケベック州モントリオールに設立され、カナダでナンバーワンの医科大学です。マギル大学は、国内および世界の最高の大学に常にランクされています。「世界的に有名な」高等教育機関であり、3 つのキャンパス、11 学部、13 専門学校、300 の学習プログラム、10,200 人を超える大学院生を含む 40,000 人を超える学生が研究活動を行っています。マギル大学には 150 か国以上から学生が集まり、12,800 人の留学生が学生数の 31% を占めています。マギル大学の学生の半数以上は英語以外の母語を母語とし、そのうち約 19 パーセントがフランス語を第一言語であると考えています。