Inspirert av pingvinvingefjær har forskere utviklet en kjemikaliefri løsning på problemet med ising på kraftledninger, vindturbiner og til og med flyvinger.
Isakkumulering kan forårsake massiv skade på infrastruktur og i noen tilfeller forårsake strømbrudd.
Enten det er vindturbiner, elektriske tårn, droner eller flyvinger, er løsninger på problemer ofte avhengig av arbeidskrevende, kostbare og energikrevende teknologier, samt ulike kjemikalier.
Et team av forskere fra Canadas McGill University mener de har funnet en lovende ny måte å løse problemet på etter å ha studert vingene til gentoo-pingviner, som svømmer i det iskalde vannet i Antarktis og hvis pels ikke fryser selv ved overflatetemperaturer.godt under frysepunktet.
"Vi undersøkte først egenskapene til lotusblader, som er veldig gode til å dehydrere, men viste seg å være mindre effektive til å dehydrere," sa førsteamanuensis Ann Kitzig, som har lett etter en løsning i nesten et tiår.
"Det var ikke før vi begynte å studere massen av pingvinfjær at vi oppdaget et naturlig materiale som kunne fjerne både vann og is."
Den mikroskopiske strukturen til en pingvins fjær (bildet over) består av mothaker og kvister som forgrener seg fra et sentralt fjærskaft med "kroker" som forbinder individuelle fjærhår sammen for å danne et teppe.
Høyre side av bildet viser et stykke rustfritt stålmetalltrådstoff som forskerne har pyntet med nanogrooves som etterligner det strukturelle hierarkiet til pingvinfjær.
"Vi fant at det lagdelte arrangementet av fjærene i seg selv gir vannpermeabilitet, og deres taggete overflater reduserer isvedheft," sa Michael Wood, en av medforfatterne av studien."Vi var i stand til å gjenskape disse kombinerte effektene med laserbehandling av vevd trådnett."
Kitzig forklarer: «Det kan virke kontraintuitivt, men nøkkelen til anti-ising er alle porene imeshsom absorberer vann under fryseforhold.Vannet i disse porene fryser til slutt, og etter hvert som det utvider seg, skaper det sprekker, akkurat som deg.Vi ser det i isbitbrett i kjøleskap.Vi trenger svært liten innsats for å avise nettet vårt fordi sprekkene i hvert hull snirkler seg lett over overflaten av disse flettede ledningene.»
Forskerne utførte vindtunneltester på stensilerte overflater og fant at behandlingen var 95 prosent mer effektiv for å forhindre ising enn ubehandlede polerte rustfrie stålpaneler.Fordi ingen kjemisk behandling er nødvendig, tilbyr den nye metoden en potensielt vedlikeholdsfri løsning på problemet med isoppbygging på vindturbiner, kraftstolper og kraftledninger og droner.
Kitzig la til: "Med tanke på omfanget av passasjerluftfartsregulering og risikoene involvert, er det usannsynlig at en flyvinge bare vil være pakket inn i metallmesh."
"Men en dag kan overflaten av en flyvinge inneholde teksturen som vi studerer, og avising vil skje gjennom en kombinasjon av tradisjonelle avisingsmetoder på vingeoverflaten, og fungerer i tandem med overflateteksturer inspirert av pingvinvinger."
© 2023 Institute of Engineering and Technology.College of Engineering and Technology er registrert som en veldedig organisasjon i England og Wales (nummer 211014) og Skottland (nummer SC038698).