Вдохновленные перьями крыльев пингвинов, исследователи разработали безхимическое решение проблемы обледенения линий электропередач, ветряных турбин и даже крыльев самолетов.
Накопление льда может нанести огромный ущерб инфраструктуре, а в некоторых случаях вызвать перебои в подаче электроэнергии.
Будь то ветряные турбины, электрические башни, дроны или крылья самолетов, решение проблем часто зависит от трудоемких, дорогостоящих и энергоемких технологий, а также различных химических веществ.
Команда исследователей из канадского Университета Макгилла считает, что они нашли новый многообещающий способ решения проблемы после изучения крыльев папуасских пингвинов, которые плавают в холодных водах Антарктиды и чей мех не замерзает даже при температуре поверхности.значительно ниже точки замерзания.
«Сначала мы исследовали свойства листьев лотоса, которые очень хорошо справляются с обезвоживанием, но оказались менее эффективными при обезвоживании», — сказала доцент Энн Китциг, которая искала решение почти десять лет.
«Только когда мы начали изучать массу перьев пингвинов, мы обнаружили природный материал, который может удалять как воду, так и лед».
Микроскопическая структура пера пингвина (на фото выше) состоит из зазубрин и веточек, которые отходят от центрального стержня пера с «крючками», которые соединяют отдельные волоски пера вместе, образуя коврик.
В правой части изображения показан кусок нержавеющей стали.проволокаткань, которую исследователи украсили нанобороздками, имитирующими структурную иерархию перьев пингвина.
«Мы обнаружили, что слоистое расположение самих перьев обеспечивает водопроницаемость, а их зубчатые поверхности уменьшают прилипание льда», — рассказал Майкл Вуд, один из соавторов исследования.«Мы смогли воспроизвести эти комбинированные эффекты с помощью лазерной обработки плетеной проволочной сетки».
Китциг объясняет: «Это может показаться нелогичным, но ключом к предотвращению обледенения являются все поры всеткакоторые поглощают воду при замерзании.Вода в этих порах со временем замерзает и, расширяясь, создает трещины, как и вы.Мы видим это в формочках для кубиков льда в холодильниках.Нам нужно очень мало усилий, чтобы разморозить нашу сетку, потому что трещины в каждом отверстии легко извиваются по поверхности этой плетеной проволоки».
Исследователи провели испытания в аэродинамической трубе трафаретных поверхностей и обнаружили, что обработка на 95 процентов более эффективна в предотвращении обледенения, чем необработанные панели из полированной нержавеющей стали.Поскольку химическая обработка не требуется, новый метод предлагает потенциально не требующее технического обслуживания решение проблемы обледенения ветряных турбин, опор и линий электропередачи, а также дронов.
Китциг добавил: «Учитывая объем регулирования пассажирской авиации и связанные с этим риски, маловероятно, что крыло самолета будет просто обернуто металлом.сетка».
«Однако когда-нибудь поверхность крыла самолета может содержать текстуру, которую мы изучаем, и борьба с обледенением будет происходить за счет сочетания традиционных методов борьбы с обледенением поверхности крыла, работающих в тандеме с текстурами поверхности, вдохновленными крыльями пингвинов».
© 2023 Инженерно-технологический институт.Колледж инженерии и технологий зарегистрирован как благотворительная организация в Англии и Уэльсе (номер 211014) и Шотландии (номер SC038698).