Podczas Wielkiej Burzy Lodowej w 1998 r. lód zamarzł na liniach energetycznych i słupach, paraliżując północne Stany Zjednoczone i południową Kanadę, pozostawiając wiele osób w zimnie i ciemności na dni, a nawet tygodnie.Niezależnie od tego, czy chodzi o turbiny wiatrowe, wieże energetyczne, drony czy skrzydła samolotów, walka z gromadzeniem się lodu często opiera się na metodach, które są czasochłonne, drogie i/lub zużywają duże ilości energii i różnych środków chemicznych.Jednak patrząc na naturę, badacze McGilla uważają, że znaleźli nowy, obiecujący sposób rozwiązania problemu.Inspiracją dla ich projektów były skrzydła pingwinów gentoo, pingwinów pływających w lodowatych wodach regionu Antarktyki, których futro nie zamarza nawet wtedy, gdy temperatura powierzchni zewnętrznej jest znacznie poniżej zera.
Najpierw sprawdziliśmy właściwości liści lotosu, które doskonale odprowadzają wodę, ale okazało się, że są one mniej skuteczne w odprowadzaniu wody.powiedziała Ann Kitzig, adiunkt inżynierii chemicznej na Uniwersytecie McGill i dyrektor Laboratorium Biomimetycznej Inżynierii Powierzchni, które od prawie dziesięciu lat szuka rozwiązania – materiału usuwającego wodę i lód.„
Zdjęcie po lewej stronie przedstawia mikroskopijną strukturę pióra pingwina (10-mikronowe zbliżenie wkładki odpowiada 1/10 szerokości ludzkiego włosa, aby dać wyobrażenie o skali).z rozgałęzionych piór.„Haczyki” służą do łączenia ze sobą pojedynczych włosków w celu utworzenia dywaników.Po prawej stronie znajduje się drut ze stali nierdzewnejpłótnoktóre badacze ozdobili nanorowkami, odwzorowując hierarchię struktury piór pingwina (metalowy drut z nanorowkami na górze).
„Odkryliśmy, że warstwowe ułożenie samych piór zapewnia właściwości drenażowe, a ich ząbkowane powierzchnie zmniejszają przywieranie lodu” – wyjaśnia Michael Wood, niedawno absolwent współpracujący z Kitzigerem, który jest jednym ze współautorów badania.Autorzy opublikowali nowy artykuł w czasopiśmie ACS Applied Material Interfaces.„Udało nam się odtworzyć te połączone efekty za pomocą wycinanej laserowo siatki drucianej”.
Kitzig dodał: „Może się to wydawać sprzeczne z intuicją, ale kluczem do topnienia lodu jest to, że wszystkie pory siatki wchłaniają wodę w warunkach zamarzania.Woda w tych porach zamarza jako ostatnia, a rozszerzając się, tworzy pęknięcia podobne do tych, które widać w tackach na kostki lodu w lodówce.Aby usunąć lód z siatki, potrzebujemy bardzo niewiele wysiłku, ponieważ pęknięcia w każdym otworze łatwo wiją się po powierzchni tych plecionych drutów.
Naukowcy przeprowadzili testy w tunelu aerodynamicznym na powierzchniach pokrytych szablonami i odkryli, że obróbka ta była o 95 procent skuteczniejsza w zapobieganiu oblodzeniu niż niepokryte, polerowane panele ze stali nierdzewnej.Ponieważ nie jest wymagana żadna obróbka chemiczna, nowa metoda oferuje potencjalnie bezobsługowe rozwiązanie problemu tworzenia się lodu na turbinach wiatrowych, słupach energetycznych, liniach energetycznych i dronach.
„Biorąc pod uwagę liczbę przepisów dotyczących lotnictwa pasażerskiego i związane z nimi ryzyko, jest mało prawdopodobne, aby skrzydło samolotu zostało po prostu owinięte metalemsiatka– dodał Kitzig.„Jednak pewnego dnia powierzchnia skrzydła samolotu może mieć teksturę, którą badamy, a odladzanie będzie odbywać się poprzez połączenie tradycyjnych metod odladzania współpracujących ze skrzydłem.Na powierzchni znajdują się tekstury inspirowane skrzydłami pingwina..tekstura powierzchni."
„Niezawodne powierzchnie przeciwoblodzeniowe oparte na podwójnej funkcjonalności – łuszczenie się lodu spowodowane mikrostrukturą i drenaż wzmocniony nanostrukturą”, autorzy: Michael J. Wood, Gregory Brock, Juliette Debret, Philippe Servio i Anne-Marie Kitzig, opublikowano w ACS Appl.matowy.interfejs
Założony w Montrealu w Quebecu w 1821 roku Uniwersytet McGill jest najważniejszym uniwersytetem medycznym w Kanadzie.McGill niezmiennie plasuje się w gronie najlepszych uczelni w kraju i na świecie.Jest to „znana na całym świecie” instytucja szkolnictwa wyższego, prowadząca działalność badawczą na trzech kampusach, 11 wydziałach, 13 szkołach zawodowych, 300 programach studiów i kształci ponad 40 000 studentów, w tym ponad 10 200 absolwentów.McGill przyciąga studentów z ponad 150 krajów, a 12 800 studentów zagranicznych stanowi 31% ogółu studentów.Ponad połowa uczniów McGill to rodzimi użytkownicy języka ojczystego innego niż angielski, a około 19 procent tych uczniów uważa francuski za swój pierwszy język.