Under den store isstormen i 1998 frøs is på kraftledninger og poler, og la det nordlige USA og det sørlige Canada, og etterlot mange i kulde og mørke i dager og til og med uker.Enten det er vindturbiner, krafttårn, droner eller flyvinger, er kampen mot isoppbygging ofte avhengig av metoder som er tidkrevende, dyre og/eller bruker store mengder energi og ulike kjemikalier.Men ser på naturen, mener McGills forskere at de har funnet en lovende ny måte å løse problemet på.De ble inspirert av vingene til gentoo-pingvinene, pingvinene som svømmer i det iskalde vannet i den antarktiske regionen, hvis pels ikke fryser selv når den ytre overflatetemperaturen er godt under frysepunktet.
Vi undersøkte først egenskapene til lotusblader, som er utmerket til å suge vann, men det viste seg at de er mindre effektive til å suge vann.sa Ann Kitzig, assisterende professor i kjemiteknikk ved McGill University og direktør for Biomimetic Surface Engineering Lab, som har lett etter en løsning i nesten et tiår, et materiale som kan fjerne vann og is."
Det venstre bildet viser den mikroskopiske strukturen til en pingvinfjær (et 10-mikrons nærbilde av innsatsen tilsvarer 1/10 av bredden til et menneskehår, for å gi en ide om skala).fra forgrenede fjær."kroker" brukes til å feste individuelle fjærhår sammen for å danne tepper.Til høyre er en rustfri ståltrådklutsom forskerne har pyntet med nanogrooves, og replikerer hierarkiet av pingvinfjærstrukturen (metalltråd med nanogrooves på toppen).
"Vi fant ut at det lagdelte arrangementet av fjærene i seg selv gir dreneringsegenskaper, og deres taggete overflater reduserer isfesting," forklarer Michael Wood, en nyutdannet student som jobber med Kitziger, som er en av medforfatterne av studien.Forfatterne har publisert en ny artikkel i ACS Applied Material Interfaces."Vi var i stand til å gjenskape disse kombinerte effektene med laserkuttet trådnett."
Kitzig la til: "Det kan virke motintuitivt, men nøkkelen til issmelting er at alle porene på nettet absorberer vann under fryseforhold.Vannet i disse porene er det siste som fryser, og etter hvert som det utvider seg, skaper det sprekker som det du ser i kjøleskapets isbitbrett.Vi trenger svært liten innsats for å fjerne isen fra rutenettet, fordi sprekkene i hvert hull lett bukter seg langs overflaten av disse flettetrådene.
Forskerne utførte vindtunneltester på sjablongerte overflater og fant at behandlingen var 95 prosent mer effektiv for å forhindre ising enn uplettede polerte rustfrie stålpaneler.Siden det ikke kreves kjemisk behandling, tilbyr den nye metoden en potensielt vedlikeholdsfri løsning på problemet med isdannelse på vindturbiner, kraftstolper, kraftledninger og droner.
"Gitt antall passasjerluftfartsforskrifter og de tilhørende risikoene, er det usannsynlig at en flyvinge bare vil være pakket inn i metallmesh", la Kitzig til."Men en dag kan overflaten til en flyvinge ha den teksturen som vi studerer, og avising vil skje gjennom en kombinasjon av tradisjonelle avisingsmetoder som fungerer sammen på vingen.Overflaten inkluderer teksturer inspirert av pingvinvinger..overflatetekstur.»
"Pålitelige anti-isingsoverflater basert på dobbel funksjonalitet - isflaking forårsaket av mikrostruktur og drenering forbedret av nanostruktur", av Michael J. Wood, Gregory Brock, Juliette Debret, Philippe Servio og Anne-Marie Kitzig, publisert i ACS Appl.matt.grensesnitt
McGill University ble grunnlagt i Montreal, Quebec i 1821, og er Canadas medisinske universitet nummer én.McGill er konsekvent rangert blant de beste universitetene i landet og verden.Det er en "verdenskjent" institusjon for høyere utdanning med forskningsaktiviteter på tre campuser, 11 avdelinger, 13 profesjonelle skoler, 300 studieprogrammer og over 40 000 studenter, inkludert over 10 200 doktorgradsstudenter.McGill tiltrekker seg studenter fra over 150 land, og dets 12 800 internasjonale studenter utgjør 31 % av studentmassen.Mer enn halvparten av McGill-studentene har et annet morsmål enn engelsk som morsmål, og omtrent 19 prosent av disse elevene anser fransk som deres førstespråk.