Podczas Wielkiej Burzy Lodowej w 1998 r. lód gromadzący się na liniach energetycznych i słupach spowodował zastój w północnych Stanach Zjednoczonych i południowej Kanadzie, przez co wielu ludziom zimno i ciemność pozostały na dni, a nawet tygodnie.Niezależnie od tego, czy chodzi o turbiny wiatrowe, wieże elektryczne, drony czy skrzydła samolotów, odladzanie często opiera się na metodach, które są czasochłonne, drogie i/lub zużywają dużo energii i różnych środków chemicznych.Jednak patrząc na naturę, badacze McGilla uważają, że znaleźli nowy, obiecujący sposób rozwiązania problemu.Inspiracją dla nich były skrzydła pingwinów białobrewych pływających w lodowatych wodach Antarktydy, a ich futro nie zamarza nawet wtedy, gdy temperatura powierzchni zewnętrznej jest znacznie poniżej zera.
Najpierw badaliśmy właściwości liści lotosu, które bardzo dobrze usuwają wodę, ale okazało się, że są mniej skuteczne w usuwaniu lodu” – powiedziała Ann Kitzig, która szuka rozwiązań od prawie dziesięciu lat i jest adiunktem .Doktor inżynierii chemicznej na Uniwersytecie McGill, dyrektor Laboratorium Biomimetycznej Inżynierii Powierzchni: „Dopiero gdy zaczęliśmy badać właściwości piór pingwinów, odkryliśmy naturalnie występujący materiał, który jednocześnie wydziela wodę i lód.”
Theobrazpo lewej stronie przedstawiono mikrostrukturę pióra pingwina (zbliżenie 10-mikronowej wstawki odpowiada 1/10 szerokości ludzkiego włosa, aby dać wrażenie skali).Te kolce i gałązki są centralnymi łodygami rozgałęzionych piór..„Haczyki” służą do łączenia ze sobą pojedynczych włosków w celu utworzenia poduszki.Po prawej stronie znajduje się tkanina druciana ze stali nierdzewnej, którą badacze ozdobili nanorowkami, odtwarzając hierarchię struktur piór pingwina (drut z nanorowkami na górze).
„Odkryliśmy, że hierarchiczne ułożenie samych piór zapewnia właściwości uwalniania wody, a ich ząbkowana powierzchnia zmniejsza przyczepność lodu” – wyjaśnia Michael Wood, niedawno absolwent współpracujący z Kitzigiem i jeden ze współautorów badania.Nowy artykuł w ACS Applied Material Interfaces.„Udało nam się odtworzyć te połączone efekty za pomocą wycinanej laserowo tkanej siatki drucianej”.
Kitzig dodał: „Może się to wydawać sprzeczne z intuicją, ale kluczem do oddzielenia lodu są wszystkie pory w siatce, które pochłaniają wodę w warunkach zamarzania.Woda w tych porach w końcu zamarza, a gdy się rozszerza, tworzy pęknięcia, zupełnie jak w lodówce.To samo, co w pojemniku na kostki lodu.Aby usunąć lód z naszej siatki, potrzebujemy bardzo niewiele wysiłku, ponieważ pęknięcia w każdym z tych otworów mają tendencję do wicia się wzdłuż powierzchni plecionych drutów.
Naukowcy przetestowali powierzchnię pokrytą szablonem w tunelu aerodynamicznym i odkryli, że obróbka ta była o 95% bardziej odporna na oblodzenie niż nieowinięte, polerowane blachy ze stali nierdzewnej.Ponieważ nie jest wymagana żadna obróbka chemiczna, nowa metoda oferuje potencjalnie bezobsługowe rozwiązanie problemu tworzenia się lodu na turbinach wiatrowych, wieżach, liniach energetycznych i dronach.
„Biorąc pod uwagę liczbę przepisów dotyczących lotnictwa pasażerskiego i związane z nimi ryzyko, jest mało prawdopodobne, aby skrzydła samolotów zostały po prostu owinięte metalową siatką” – dodał Kitzig.„Możliwe jest jednak, że pewnego dnia powierzchnia skrzydła samolotu będzie miała teksturę, którą badamy, a ponieważ tradycyjne metody odladzania współdziałają na powierzchni skrzydła, odladzanie nastąpi poprzez stopienie skrzydeł pingwina.inspirowana fakturą powierzchni.”
„Niezawodne powierzchnie przeciwoblodzeniowe oparte na podwójnej funkcjonalności – łuszczenie się lodu wywołane mikrostrukturą z powłoką hydrofobową o zwiększonej nanostrukturze”, Michael J. Wood, Gregory Brock, Juliette Debre, Philippe Servio i Anne-Marie Kitzig w ACS Appl.interfejs Alma Mater
Uniwersytet McGill, założony w 1821 roku w Montrealu w Quebecu, jest uniwersytetem numer jeden w Kanadzie.Uniwersytet McGill konsekwentnie plasuje się w czołówce uniwersytetów zarówno w kraju, jak i za granicą.Jest to znana na całym świecie instytucja szkolnictwa wyższego, której działalność badawcza obejmuje trzy kampusy: 11uczelnie, 13 uczelni zawodowych, 300 kierunków studiów i 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 twierdzi, że ich pierwszym językiem nie jest angielski, a dla około 19% z nich pierwszym językiem jest francuski.