În timpul Marii Furtuni de Gheață din 1998, acumularea de gheață pe liniile electrice și pe stâlpi a blocat nordul Statelor Unite și sudul Canadei, lăsând mulți oameni rece și întuneric timp de zile sau chiar săptămâni.Fie că este vorba de turbine eoliene, turnuri electrice, drone sau aripi de avioane, dezghețarea se bazează adesea pe metode care consumă mult timp, costisitoare și/sau folosesc multă energie și o varietate de substanțe chimice.Dar privind natură, cercetătorii de la McGill cred că au găsit o nouă modalitate promițătoare de a rezolva problema.S-au inspirat din aripile pinguinilor gentoo care înoată în apele înghețate ale Antarcticii, iar blana lor nu îngheață chiar și atunci când temperatura exterioară a suprafeței este cu mult sub zero.
Am investigat mai întâi proprietățile frunzelor de lotus, care sunt foarte bune la îndepărtarea apei, dar s-a dovedit că sunt mai puțin eficiente în îndepărtarea gheții”, a spus Ann Kitzig, care caută soluții de aproape un deceniu și este profesor asistent. .Doctor în Inginerie Chimică la Universitatea McGill, Director al Laboratorului de Inginerie Biomimetică a Suprafețelor: „Abia când am început să investigăm proprietățile penelor de pinguin, am descoperit un material natural care elimină simultan apă și gheață.”
Theimagineîn stânga arată microstructura unei pene de pinguin (un prim-plan al unei inserții de 10 microni corespunde la 1/10 din lățimea unui păr uman pentru a da un sentiment de scară).Aceste ghimpe și crenguțe sunt tulpinile centrale ale penelor ramificate..„Cârligele” sunt folosite pentru a uni firele de păr individuale pentru a forma o pernă.În dreapta este o pânză de sârmă din oțel inoxidabil pe care cercetătorii au decorat-o cu nanocaneluri, reproducând ierarhia structurilor din pene de pinguin (sârmă cu nanocaneluri deasupra).
„Am descoperit că aranjamentul ierarhic al penelor în sine oferă proprietăți de eliberare a apei, iar suprafața lor zimțată reduce aderența gheții”, explică Michael Wood, un student proaspăt absolvent care lucrează cu Kitzig și unul dintre co-autorii studiului.Nou articol în ACS Applied Material Interfaces.„Am reușit să reproducem aceste efecte combinate cu plase de sârmă țesute tăiate cu laser.”
Kitzig a adăugat: „Poate părea contraintuitiv, dar cheia separării gheții sunt toți porii din plasă care absorb apa în condiții de îngheț.Apa din acei pori îngheață în cele din urmă și, pe măsură ce se extinde, creează crăpături, la fel cum ați fi în frigider.Este la fel ca și în tava pentru cuburi de gheață.Avem nevoie de foarte puțin efort pentru a îndepărta gheața din plasa noastră, deoarece crăpăturile din fiecare dintre aceste găuri au tendința de a șerpui de-a lungul suprafeței acestor fire împletite.”
Cercetătorii au testat suprafața șablonată într-un tunel de vânt și au descoperit că tratamentul a rezistat cu 95% mai bine la gheață decât foile de oțel inoxidabil lustruit neîmpachetate.Deoarece nu este nevoie de tratament chimic, noua metodă oferă o soluție potențial fără întreținere la problema formării gheții pe turbinele eoliene, turnuri, linii electrice și drone.
„Având în vedere numărul de reglementări ale aviației de pasageri și riscurile asociate, este puțin probabil ca aripile aeronavelor să fie pur și simplu învelite în plasă metalică”, a adăugat Kitzig.„Este posibil, totuși, ca într-o zi suprafața unei aripi de avion să aibă textura pe care o studiem și, deoarece metodele tradiționale de degivrare lucrează împreună pe suprafața aripii, degivrarea va avea loc prin fuziunea aripilor de pinguin.inspirat de textura suprafeței.”
„Suprafețe anti-givrare fiabile bazate pe funcționalitate dublă – descuamarea gheții indusă de microstructură cu suprapunere de rezistență la apă îmbunătățită de nanostructură”, Michael J. Wood, Gregory Brock, Juliette Debre, Philippe Servio și Anne-Marie Kitzig în ACS Appl.alma mater.interfaţă
Universitatea McGill, fondată în 1821 în Montreal, Quebec, este universitatea numărul unu din Canada.Universitatea McGill este în mod constant clasată printre universitățile de top atât la nivel național, cât și internațional.Este o instituție de învățământ superior de renume mondial, cu activități de cercetare care se întind pe trei campusuri, 11colegii, 13 colegii profesionale, 300 de programe de studiu și peste 40.000 de studenți, inclusiv peste 10.200 de absolvenți.McGill atrage studenți din peste 150 de țări, iar cei 12.800 de studenți internaționali ai săi reprezintă 31% din corpul studențesc.Mai mult de jumătate dintre studenții de la McGill spun că prima lor limbă nu este engleza, iar aproximativ 19% dintre ei vorbesc franceza ca primă limbă.