1998년 대얼음폭풍(Great Ice Storm) 동안 송전선과 전주에 얼음이 얼어붙어 미국 북부와 캐나다 남부가 마비되었고, 많은 지역이 며칠, 심지어 몇 주 동안 춥고 어둠 속에 남겨졌습니다.풍력 터빈, 전력 타워, 드론 또는 비행기 날개 등 얼음 축적에 맞서 싸우는 방법은 시간과 비용이 많이 들고 많은 양의 에너지와 다양한 화학 물질을 사용하는 방법에 의존하는 경우가 많습니다.그러나 자연을 관찰하면서 McGill의 연구자들은 문제를 해결할 수 있는 유망한 새로운 방법을 찾았다고 생각합니다.남극의 얼음 바다에서 헤엄치는 펭귄인 젠투펭귄의 날개에서 영감을 얻었습니다. 이 펭귄의 날개는 외부 표면 온도가 영하의 온도에서도 얼지 않습니다.
먼저 물 흡수력이 뛰어난 연잎의 성질을 조사해 보았으나 물 흡수 효과가 떨어지는 것으로 밝혀졌습니다.McGill 대학의 화학 공학 조교수이자 생체 모방 표면 공학 연구소 소장인 Ann Kitzig는 거의 10년 동안 물과 얼음을 제거할 수 있는 물질에 대한 해결책을 찾고 있다고 말했습니다.“
왼쪽 이미지는 펭귄 깃털의 미세한 구조를 보여줍니다(인서트의 10미크론 클로즈업은 규모를 가늠할 수 있도록 사람 머리카락 너비의 1/10에 해당합니다).분기된 깃털에서."후크"는 개별 깃털 털을 함께 연결하여 러그를 만드는 데 사용됩니다.오른쪽에는 스테인레스 스틸 와이어가 있습니다.옷감연구진은 펭귄 깃털 구조(상단에 나노그루브가 있는 금속 와이어)의 계층 구조를 복제하여 나노그루브로 장식했습니다.
이번 연구의 공동저자 중 한 명인 Kitziger와 함께 최근 연구하고 있는 대학원생인 Michael Wood는 "우리는 깃털의 층상 배열 자체가 배수 특성을 제공하고 톱니 모양의 표면이 얼음 부착을 감소시킨다는 것을 발견했습니다."라고 설명합니다.저자는 ACS Applied Material Interfaces에 새로운 기사를 게재했습니다."우리는 레이저 절단 와이어 메쉬를 사용하여 이러한 결합 효과를 재현할 수 있었습니다."
Kitzig는 다음과 같이 덧붙였습니다. “직관에 어긋나는 것처럼 보일 수도 있지만 얼음이 녹는 핵심은 메쉬의 모든 기공이 결빙 조건에서 물을 흡수한다는 것입니다.이 구멍에 있는 물은 가장 나중에 얼고, 팽창하면서 냉장고의 얼음 트레이에서 볼 수 있는 것과 같은 균열을 만듭니다.각 구멍의 균열이 편조된 와이어의 표면을 따라 쉽게 구불구불해지므로 그리드에서 얼음을 제거하는 데 거의 노력이 필요하지 않습니다.
연구원들은 스텐실 표면에 대해 풍동 테스트를 실시한 결과 이 ​​처리가 클래딩되지 않은 광택 스테인레스 스틸 패널보다 결빙 방지에 95% 더 효과적이라는 것을 발견했습니다.화학적 처리가 필요하지 않기 때문에 새로운 방법은 풍력 터빈, 전신주, 전력선 및 드론의 얼음 형성 문제에 대해 잠재적으로 유지 관리가 필요 없는 솔루션을 제공합니다.
“여객 항공 규정의 수와 관련 위험을 고려할 때 항공기 날개를 단순히 금속으로 감싸는 것은 불가능합니다.망사"라고 Kitzig는 덧붙였습니다.“그러나 언젠가는 항공기 날개의 표면이 우리가 연구하고 있는 질감을 갖게 될 것이며 날개에서 함께 작용하는 전통적인 제빙 방법의 조합을 통해 제빙이 일어날 것입니다.표면에는 펭귄 날개에서 영감을 받은 질감이 포함되어 있습니다..표면 질감.”
"이중 기능을 기반으로 한 신뢰할 수 있는 결빙 방지 표면 - 미세 구조로 인한 얼음 박리 및 나노 구조로 강화된 배수", Michael J. Wood, Gregory Brock, Juliette Debret, Philippe Servio 및 Anne-Marie Kitzig 저작, ACS Appl.매트 인터페이스
1821년 퀘벡주 몬트리올에 설립된 McGill University는 캐나다 최고의 의과대학입니다.McGill은 지속적으로 미국 및 세계 최고의 대학 중 하나로 선정되었습니다.본교는 3개 캠퍼스, 11개 학과, 13개 전문 학교, 300개 학습 프로그램, 10,200명 이상의 대학원생을 포함하여 40,000명 이상의 학생이 연구 활동을 수행하는 "세계적으로 유명한" 고등 교육 기관입니다.McGill은 150여 개국에서 온 학생들을 유치하고 있으며, 12,800명의 유학생이 전체 학생 수의 31%를 차지합니다.McGill 학생의 절반 이상이 영어 이외의 모국어를 모국어로 사용하고 있으며, 이 학생 중 약 19%가 프랑스어를 모국어로 간주합니다.