ระหว่างที่เกิดพายุน้ำแข็งครั้งใหญ่ในปี 1998 น้ำแข็งที่สะสมอยู่บนสายไฟและเสาทำให้ทางตอนเหนือของสหรัฐอเมริกาและแคนาดาตอนใต้ต้องหยุดนิ่ง ส่งผลให้ผู้คนจำนวนมากหนาวและมืดมนเป็นเวลาหลายวันหรือหลายสัปดาห์ไม่ว่าจะเป็นกังหันลม เสาไฟฟ้า โดรน หรือปีกเครื่องบิน การละลายน้ำแข็งมักอาศัยวิธีการที่ใช้เวลานาน มีราคาแพง และ/หรือใช้พลังงานจำนวนมากและสารเคมีหลายชนิดแต่เมื่อมองดูธรรมชาติแล้ว นักวิจัยของแมคกิลล์คิดว่าพวกเขาได้พบวิธีใหม่ที่มีแนวโน้มในการแก้ปัญหาพวกเขาได้รับแรงบันดาลใจจากปีกของนกเพนกวิน Gentoo ที่แหวกว่ายอยู่ในผืนน้ำแข็งของทวีปแอนตาร์กติกา และขนของพวกมันก็ไม่กลายเป็นน้ำแข็งแม้ว่าอุณหภูมิพื้นผิวภายนอกจะต่ำกว่าจุดเยือกแข็งก็ตาม
อันดับแรกเราศึกษาคุณสมบัติของใบบัวซึ่งแยกน้ำได้ดีมาก แต่กลับกลายเป็นว่าใบบัวมีประสิทธิภาพน้อยกว่าในการแยกน้ำแข็ง” แอนน์ คิตซิก ผู้ซึ่งมองหาวิธีแก้ปัญหามาเกือบทศวรรษและเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์กล่าว กล่าว .ปริญญาเอกสาขาวิศวกรรมเคมีที่มหาวิทยาลัย McGill ผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการวิศวกรรมพื้นผิวเลียนแบบชีวภาพ: “จนกระทั่งเราเริ่มตรวจสอบคุณสมบัติของขนนกเพนกวิน เราจึงได้ค้นพบวัสดุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติซึ่งทำให้น้ำและน้ำแข็งหลั่งไหลไปพร้อมๆ กัน”
ที่ภาพทางด้านซ้ายแสดงโครงสร้างจุลภาคของขนนกเพนกวิน (ภาพระยะใกล้ของส่วนแทรกขนาด 10 ไมครอน เท่ากับ 1/10 ของความกว้างของเส้นผมมนุษย์เพื่อให้เข้าใจถึงขนาด)หนามและกิ่งไม้เหล่านี้เป็นลำต้นตรงกลางของขนที่แตกแขนง.“ตะขอ” ใช้เพื่อต่อขนขนนกแต่ละเส้นเข้าด้วยกันเพื่อสร้างเบาะด้านขวาเป็นผ้าลวดสแตนเลสที่นักวิจัยตกแต่งด้วย nanogrooves เพื่อสร้างลำดับชั้นของโครงสร้างขนนกเพนกวิน (ลวดที่มี nanogrooves อยู่ด้านบน)
“เราพบว่าการจัดเรียงขนตามลำดับชั้นนั้นมีคุณสมบัติในการระบายน้ำ และพื้นผิวที่เป็นฟันปลาของพวกมันช่วยลดการเกาะติดของน้ำแข็ง” Michael Wood นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้ที่ทำงานร่วมกับ Kitzig และหนึ่งในผู้เขียนร่วมของการศึกษานี้ อธิบายบทความใหม่ใน ACS Applied Material Interfaces“เราสามารถจำลองเอฟเฟกต์ที่รวมกันเหล่านี้ได้ด้วยตาข่ายลวดทอที่ตัดด้วยเลเซอร์”
Kitzig กล่าวเสริมว่า “มันอาจดูขัดกับสัญชาตญาณ แต่กุญแจสำคัญในการแยกน้ำแข็งคือรูพรุนทั้งหมดในตาข่ายที่ดูดซับน้ำภายใต้สภาวะเยือกแข็งในที่สุดน้ำในรูพรุนก็จะแข็งตัว และเมื่อมันขยายออก ก็จะเกิดรอยแตกเหมือนกับที่คุณอยู่ในตู้เย็นแบบเดียวกับที่เห็นในถาดน้ำแข็งเราต้องใช้ความพยายามเพียงเล็กน้อยในการเอาน้ำแข็งออกจากตาข่ายของเรา เนื่องจากรอยแตกในแต่ละรูมีแนวโน้มที่จะคดเคี้ยวไปตามพื้นผิวของลวดถักเหล่านี้”
นักวิจัยได้ทดสอบพื้นผิวที่พิมพ์ลายฉลุในอุโมงค์ลม และพบว่าการรักษาสามารถต้านทานไอซิ่งได้ดีกว่าแผ่นสแตนเลสขัดเงาที่แกะห่ออยู่ถึง 95%เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้สารเคมี วิธีการใหม่นี้จึงเป็นวิธีแก้ปัญหาที่อาจไม่ต้องบำรุงรักษาสำหรับปัญหาการก่อตัวของน้ำแข็งบนกังหันลม หอคอย สายไฟ และโดรน
“เมื่อพิจารณาจากกฎระเบียบด้านการบินของผู้โดยสารจำนวนมากและความเสี่ยงที่เกี่ยวข้อง ปีกเครื่องบินไม่น่าจะถูกพันด้วยตาข่ายโลหะ” คิทซิกกล่าวเสริม“อย่างไรก็ตาม มีความเป็นไปได้ที่วันหนึ่งพื้นผิวของปีกเครื่องบินอาจมีพื้นผิวแบบที่เรากำลังศึกษาอยู่ และเนื่องจากวิธีการแยกน้ำแข็งแบบดั้งเดิมทำงานร่วมกันบนพื้นผิวปีก การละลายน้ำแข็งจะเกิดขึ้นโดยการหลอมรวมปีกเพนกวินแรงบันดาลใจจากพื้นผิวของพื้นผิว”
“พื้นผิวป้องกันน้ำแข็งที่เชื่อถือได้โดยใช้ฟังก์ชันการทำงานแบบคู่ – เกล็ดน้ำแข็งที่เกิดจากโครงสร้างจุลภาคพร้อมการซ้อนทับกันน้ำที่ปรับปรุงโครงสร้างนาโน”, Michael J. Wood, Gregory Brock, Juliette Debre, Philippe Servio และ Anne-Marie Kitzig ใน ACS Appl.โรงเรียนเก่า.interface
McGill University ก่อตั้งขึ้นในปี 1821 ในเมืองมอนทรีออล รัฐควิเบก เป็นมหาวิทยาลัยอันดับหนึ่งในแคนาดามหาวิทยาลัย McGill ได้รับการจัดอันดับให้เป็นหนึ่งในมหาวิทยาลัยชั้นนำทั้งในระดับประเทศและระดับนานาชาติอย่างต่อเนื่องเป็นสถาบันการศึกษาระดับอุดมศึกษาที่มีชื่อเสียงระดับโลกโดยมีกิจกรรมการวิจัยครอบคลุม 3 วิทยาเขต 11 แห่งวิทยาลัยวิทยาลัยวิชาชีพ 13 แห่ง หลักสูตรการศึกษา 300 หลักสูตร และนักศึกษากว่า 40,000 คน รวมถึงนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษากว่า 10,200 คนMcGill ดึงดูดนักศึกษาจากกว่า 150 ประเทศ และนักศึกษานานาชาติ 12,800 คนคิดเป็น 31% ของนักศึกษาทั้งหมดนักเรียน McGill มากกว่าครึ่งกล่าวว่าภาษาแรกของพวกเขาไม่ใช่ภาษาอังกฤษ และประมาณ 19% พูดภาษาฝรั่งเศสเป็นภาษาแรกของพวกเขา