1998 年の大氷嵐の際、電線や電柱に氷が堆積し、米国北部とカナダ南部が停止状態に陥り、多くの人々が数日間、場合によっては数週間にわたって寒さと暗闇にさらされました。風力タービン、送電塔、ドローン、航空機翼のいずれであっても、除氷は時間と費用がかかる方法、および/または多量のエネルギーと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。南極の氷の海を泳ぐ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、外表面温度が氷点下になっても毛皮は凍りません。
私たちはまず、水を取り除くのに非常に優れている蓮の葉の特性を調査しましたが、氷を取り除く効果が低いことが判明しました」と、ほぼ10年間解決策を探し続けてきた助教授のアン・キッツィッグ氏は語った。 。マギル大学化学工学博士、生体模倣表面工学研究所所長: 「ペンギンの羽毛の特性を調査し始めて初めて、水と氷を同時に落とす天然素材を発見しました。」
の画像左側はペンギンの羽毛の微細構造を示しています（スケール感を与えるために、10 ミクロンのインサートの拡大図は人間の髪の毛の幅の 1/10 に相当します）。これらのとげや小枝は、枝分かれした羽の中心茎です。。「フック」は、個々の羽毛の毛を結合してクッションを形成するために使用されます。右側は、研究者らがナノ溝で装飾したステンレス鋼のワイヤークロスで、ペンギンの羽の構造の階層を再現しています（上部にナノ溝のあるワイヤー）。
「羽毛自体の階層的配置が放水特性をもたらし、羽毛の鋸歯状の表面が氷の付着を軽減することがわかりました」と、キッツィヒ氏と共同研究をしている大学院生で、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。ACS 応用マテリアル インターフェイスの新しい記事。「レーザーカットされた織金網を使用して、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、氷を分離する鍵となるのは、凍結条件下で水を吸収するメッシュ内のすべての細孔だ。これらの細孔内の水は最終的に凍結し、膨張するにつれて冷蔵庫の中と同じように亀裂が生じます。製氷皿で見たものと同じです。これらの各穴の亀裂は編組ワイヤーの表面に沿って蛇行する傾向があるため、メッシュから氷を取り除くのにほとんど労力を必要としません。」
研究者らは、ステンシル加工された表面を風​​洞でテストしたところ、この処理は、ラッピングされていない研磨されたステンレス鋼シートよりも耐着氷性が 95% 優れていることがわかりました。この新しい方法は化学処理が必要ないため、風力タービン、タワー、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、航空機の翼が単純に金属メッシュで包まれる可能性は低い」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はあります。また、従来の除氷方法が翼の表面で連携して機能するため、ペンギンの翼を融合することによって除氷が行われるでしょう。」表面の質感からインスピレーションを受けました。」
「二重機能に基づく信頼性の高い防氷表面 – ナノ構造強化撥水オーバーレイによる微細構造誘発氷剥離」、Michael J. Wood、Gregory Brock、Juliette Debre、Philippe Servio、Anne-Marie Kitzig、ACS Appl.母校.インターフェース
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大学です。マギル大学は、国内外で常にトップ大学にランクされています。3 つのキャンパスにまたがる研究活動を行っている世界的に有名な高等教育機関です。大学, 13の専門カレッジ、300の学習プログラム、10,200人以上の大学院生を含む40,000人以上の学生が在籍しています。マギル大学には 150 か国以上から学生が集まり、12,800 人の留学生が学生全体の 31% を占めています。マギル大学の学生の半数以上は自分の第一言語は英語ではないと述べており、そのうちの約 19% がフランス語を第一言語として話します。