Durante a Grande Tempestade de Gelo de 1998, o acúmulo de gelo em linhas de energia e postes paralisou o norte dos Estados Unidos e o sul do Canadá, deixando muitas pessoas com frio e escuridão por dias ou até semanas.Quer se trate de turbinas eólicas, torres elétricas, drones ou asas de aeronaves, o degelo muitas vezes depende de métodos demorados, caros e/ou que utilizam muita energia e uma variedade de produtos químicos.Mas olhando para a natureza, os investigadores da McGill pensam ter encontrado uma nova forma promissora de resolver o problema.Eles foram inspirados nas asas dos pinguins gentoo nadando nas águas geladas da Antártica, e seu pelo não congela mesmo quando a temperatura externa da superfície está bem abaixo de zero.
Primeiro investigamos as propriedades das folhas de lótus, que são muito boas na remoção de água, mas descobrimos que são menos eficazes na remoção de gelo”, disse Ann Kitzig, que procura soluções há quase uma década e é professora assistente. .Doutor em Engenharia Química pela Universidade McGill, Diretor do Laboratório de Engenharia Biomimética de Superfícies: “Só quando começamos a investigar as propriedades das penas de pinguim é que descobrimos um material natural que libera simultaneamente água e gelo.”
Oimagemà esquerda mostra a microestrutura de uma pena de pinguim (um close-up de uma inserção de 10 mícrons corresponde a 1/10 da largura de um fio de cabelo humano para dar uma sensação de escala).Essas farpas e galhos são as hastes centrais das penas ramificadas..“Ganchos” são usados ​​para unir pelos de penas individuais para formar uma almofada.À direita está uma tela de arame de aço inoxidável que os pesquisadores decoraram com nanoranhuras, reproduzindo a hierarquia das estruturas das penas dos pinguins (arame com nanoranhuras no topo).
“Descobrimos que a disposição hierárquica das próprias penas proporciona propriedades de libertação de água, e a sua superfície serrilhada reduz a adesão do gelo”, explica Michael Wood, um estudante recente de pós-graduação que trabalha com Kitzig e um dos co-autores do estudo.Novo artigo na ACS Applied Material Interfaces.“Conseguimos replicar esses efeitos combinados com tela de arame cortada a laser.”
Kitzig acrescentou: “Pode parecer contra-intuitivo, mas a chave para separar o gelo são todos os poros da malha que absorvem água em condições de congelamento.A água nesses poros eventualmente congela e, à medida que se expande, cria rachaduras, assim como você faria na geladeira.É o mesmo visto na bandeja de cubos de gelo.Precisamos de muito pouco esforço para remover o gelo da nossa malha porque as rachaduras em cada um desses buracos tendem a serpentear ao longo da superfície desses fios trançados.”
Os pesquisadores testaram a superfície estampada em um túnel de vento e descobriram que o tratamento era 95% melhor na resistência à formação de gelo do que as chapas de aço inoxidável polido desembrulhadas.Como não é necessário tratamento químico, o novo método oferece uma solução potencialmente livre de manutenção para o problema da formação de gelo em turbinas eólicas, torres, linhas de energia e drones.
“Dado o número de regulamentações para a aviação de passageiros e os riscos associados, é improvável que as asas das aeronaves sejam simplesmente envoltas em malha metálica”, acrescentou Kitzig.“É possível, no entanto, que um dia a superfície da asa de uma aeronave tenha a textura que estamos estudando e, como os métodos tradicionais de degelo funcionam juntos na superfície da asa, o degelo ocorrerá pela fusão das asas de pinguim.inspirado na textura da superfície.”
“Superfícies anticongelantes confiáveis ​​baseadas em dupla funcionalidade – descamação de gelo induzida por microestrutura com sobreposição de repelência à água aprimorada por nanoestrutura”, Michael J. Wood, Gregory Brock, Juliette Debre, Philippe Servio e Anne-Marie Kitzig em ACS Appl.alma mater.interface
A Universidade McGill, fundada em 1821 em Montreal, Quebec, é a universidade número um do Canadá.A McGill University é consistentemente classificada entre as melhores universidades tanto nacional quanto internacionalmente.É uma instituição de ensino superior de renome mundial, com atividades de pesquisa abrangendo três campi, 11faculdades, 13 faculdades profissionais, 300 programas de estudo e mais de 40.000 alunos, incluindo mais de 10.200 alunos de pós-graduação.A McGill atrai estudantes de mais de 150 países, e seus 12.800 estudantes internacionais representam 31% do corpo discente.Mais da metade dos alunos da McGill afirmam que sua primeira língua não é o inglês e cerca de 19% deles falam francês como primeira língua.