1998년 대얼음폭풍(Great Ice Storm) 동안 송전선과 전주에 얼음이 쌓이면서 미국 북부와 캐나다 남부가 정지되었고, 많은 사람들이 며칠 또는 심지어 몇 주 동안 춥고 어둠에 잠겼습니다.풍력 터빈, 전기 타워, 드론 또는 항공기 날개 등 제빙은 시간과 비용이 많이 들고 많은 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 젠투 펭귄의 날개에서 영감을 얻었으며, 외부 표면 온도가 영하보다 훨씬 낮아도 털은 얼지 않습니다.
물 제거 효과가 매우 뛰어난 연잎의 성질을 먼저 조사했는데, 얼음 제거 효과가 떨어지는 것으로 드러났다”고 조교수이자 거의 10년 동안 해결책을 찾아온 앤 키치그(Ann Kitzig)는 말했다. .McGill University의 화학 공학 박사이자 생체 모방 표면 공학 연구소 소장: “물과 얼음을 동시에 배출하는 자연 발생 물질을 발견한 것은 펭귄 깃털의 특성을 조사하기 시작한 이후였습니다.”
그만큼영상왼쪽은 펭귄 깃털의 미세 구조를 보여줍니다(10미크론 삽입물을 클로즈업하면 크기를 가늠하기 위해 사람 머리카락 너비의 1/10에 해당함).이 미늘과 잔가지는 가지가 나는 깃털의 중앙 줄기입니다.."후크"는 개별 깃털 털을 서로 연결하여 쿠션을 만드는 데 사용됩니다.오른쪽에는 연구진이 펭귄 깃털 구조의 계층 구조를 재현하는 나노그루브로 장식한 스테인레스 스틸 와이어 천이 있습니다(상단에 나노그루브가 있는 와이어).
"우리는 깃털 자체의 계층적 배열이 수분 방출 특성을 제공하고 톱니 모양의 표면이 얼음 접착을 감소시킨다는 사실을 발견했습니다."라고 Kitzig와 함께 작업하고 이번 연구의 공동 저자 중 한 명인 최근 대학원생인 Michael Wood는 설명합니다.ACS Applied Material Interfaces의 새 기사."우리는 레이저로 절단된 직조 와이어 메쉬를 사용하여 이러한 결합 효과를 재현할 수 있었습니다."
Kitzig는 다음과 같이 덧붙였습니다. “직관에 어긋나는 것처럼 보일 수도 있지만 얼음을 분리하는 핵심은 결빙 조건에서 물을 흡수하는 메쉬의 모든 구멍입니다.그 모공 속의 물은 결국 얼고, 팽창하면서 마치 냉장고에 있는 것처럼 균열이 생깁니다.얼음틀에 보이는 것과 똑같습니다.각 구멍의 균열은 꼬인 와이어의 표면을 따라 구불구불하게 구부러지는 경향이 있기 때문에 메쉬에서 얼음을 제거하는 데 거의 노력이 필요하지 않습니다.”
연구자들은 풍동에서 스텐실 처리된 표면을 테스트한 결과, 처리된 처리가 포장되지 않은 광택 스테인레스 스틸 시트보다 결빙 저항력이 95% 더 우수하다는 사실을 발견했습니다.화학적 처리가 필요하지 않기 때문에 새로운 방법은 풍력 터빈, 타워, 전력선 및 드론의 얼음 형성 문제에 대해 잠재적으로 유지 관리가 필요 없는 솔루션을 제공합니다.
Kitzig는 "여객 항공 규정의 수와 관련 위험을 고려할 때 항공기 날개가 단순히 금속 메쉬로 포장될 가능성은 거의 없습니다."라고 덧붙였습니다.“그러나 언젠가는 항공기 날개 표면이 우리가 연구하고 있는 질감을 갖게 될 수도 있으며, 전통적인 제빙 방법이 날개 표면에서 함께 작동하기 때문에 펭귄 날개를 융합하여 제빙이 이루어질 것입니다.표면의 질감에서 영감을 얻었습니다.”
"이중 기능을 기반으로 한 신뢰할 수 있는 결빙 방지 표면 - 나노 구조 강화 발수 오버레이를 사용한 미세 구조 유도 얼음 박리", Michael J. Wood, Gregory Brock, Juliette Debre, Philippe Servio 및 Anne-Marie Kitzig in ACS Appl.모교.인터페이스
McGill University는 1821년 퀘벡 주 몬트리올에 설립된 캐나다 최고의 대학입니다.McGill University는 지속적으로 국내 및 국제적으로 최고의 대학 중 하나로 선정되었습니다.3개 캠퍼스, 11개 캠퍼스에 걸쳐 연구 활동을 수행하는 세계적으로 유명한 고등 교육 기관입니다.대학, 13개 전문 대학, 300개 학습 프로그램 및 10,200명 이상의 대학원생을 포함하여 40,000명 이상의 학생이 있습니다.McGill은 150여 개국에서 온 학생들을 유치하고 있으며, 12,800명의 유학생이 학생 수의 31%를 차지합니다.McGill 학생의 절반 이상이 자신의 모국어가 영어가 아니라고 답했으며, 약 19%는 프랑스어를 모국어로 사용합니다.