Zainspirowani piórami skrzydeł pingwinów naukowcy opracowali wolne od środków chemicznych rozwiązanie problemu oblodzenia linii energetycznych, turbin wiatrowych, a nawet skrzydeł samolotów.
Nagromadzenie lodu może spowodować ogromne szkody w infrastrukturze, a w niektórych przypadkach spowodować przerwy w dostawie prądu.
Niezależnie od tego, czy chodzi o turbiny wiatrowe, wieże elektryczne, drony czy skrzydła samolotów, rozwiązania problemów często zależą od pracochłonnych, kosztownych i energochłonnych technologii, a także różnych chemikaliów.
Zespół naukowców z kanadyjskiego Uniwersytetu McGill wierzy, że znalazł nowy, obiecujący sposób rozwiązania tego problemu po zbadaniu skrzydeł pingwinów białobrewych, które pływają w lodowatych wodach Antarktydy i których futro nie zamarza nawet przy temperaturach powierzchniowych.znacznie poniżej punktu zamarzania.
„Najpierw zbadaliśmy właściwości liści lotosu, które bardzo dobrze radzą sobie z odwadnianiem, ale okazały się mniej skuteczne w odwadnianiu” – powiedziała profesor nadzwyczajna Ann Kitzig, która szukała rozwiązania od prawie dziesięciu lat.
„Dopiero gdy zaczęliśmy badać masę piór pingwinów, odkryliśmy naturalny materiał, który może usuwać zarówno wodę, jak i lód”.
Mikroskopijna struktura pióra pingwina (na zdjęciu powyżej) składa się z kolców i gałązek, które odchodzą od centralnego trzonu pióra z „haczykami”, które łączą poszczególne włosy z piór, tworząc dywanik.
Prawa strona obrazu przedstawia kawałek stali nierdzewnejdruttkaniny, którą badacze ozdobili nanorowkami imitującymi strukturalną hierarchię piór pingwina.
„Odkryliśmy, że warstwowe ułożenie samych piór zapewnia przepuszczalność wody, a ich ząbkowane powierzchnie zmniejszają przyczepność lodu” – powiedział Michael Wood, jeden ze współautorów badania.„Udało nam się odtworzyć te połączone efekty dzięki obróbce laserowej tkanej siatki drucianej”.
Kitzig wyjaśnia: „Może się to wydawać sprzeczne z intuicją, ale kluczem do zapobiegania oblodzeniu są wszystkie pory wsiatkaktóre pochłaniają wodę w warunkach zamarzania.Woda w tych porach w końcu zamarza, a gdy się rozszerza, tworzy pęknięcia, tak jak ty.Widzimy to w pojemnikach na kostki lodu w lodówkach.Odladzanie naszej siatki wymaga bardzo niewielkiego wysiłku, ponieważ pęknięcia w każdym otworze łatwo wiją się nad powierzchnią 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 niepoddane obróbce panele z polerowanej stali nierdzewnej.Ponieważ nie jest wymagana żadna obróbka chemiczna, nowa metoda oferuje potencjalnie bezobsługowe rozwiązanie problemu gromadzenia się lodu na turbinach wiatrowych, słupach i liniach energetycznych oraz dronach.
Kitzig dodał: „Biorąc pod uwagę zakres przepisów dotyczących lotnictwa pasażerskiego i związane z tym ryzyko, jest mało prawdopodobne, aby skrzydło samolotu zostało po prostu owinięte metalemsiatka.”
„Jednak pewnego dnia powierzchnia skrzydła samolotu może zawierać teksturę, którą badamy, a odladzanie będzie odbywać się poprzez połączenie tradycyjnych metod odladzania powierzchni skrzydła, w połączeniu z teksturami powierzchni inspirowanymi skrzydłami pingwina”.
© 2023 Instytut Inżynierii i Technologii.College of Engineering and Technology jest zarejestrowany jako organizacja charytatywna w Anglii i Walii (numer 211014) oraz Szkocji (numer SC038698).