Під час великої крижаної бурі 1998 року лід намерз на лініях електропередач і стовпах, паралізувавши північ Сполучених Штатів і південь Канади, залишивши багатьох у холоді й темряві на дні й навіть тижні.Чи то вітряні турбіни, електровежі, дрони чи крила літака, боротьба з утворенням льоду часто покладається на методи, які вимагають багато часу, дорогі та/або використовують велику кількість енергії та різноманітних хімікатів.Але дивлячись на природу, дослідники McGill вважають, що знайшли багатообіцяючий новий спосіб вирішення проблеми.Їх надихнули крила пінгвінів дженту, пінгвінів, які плавають у крижаних водах Антарктичного регіону, чиє хутро не замерзає, навіть коли температура зовнішньої поверхні значно нижче нуля.
Спочатку ми досліджували властивості листя лотоса, які чудово вбирають воду, але виявилося, що вони менш ефективні у вбиранні води.сказала Енн Кіціг, доцент кафедри хімічної інженерії в Університеті Макгілла та директор лабораторії Biomimetic Surface Engineering Lab, яка майже десять років шукала рішення, матеріал, який може видалити воду та лід.«
На зображенні зліва показано мікроскопічну структуру пера пінгвіна (10-мікронний крупний план вставки еквівалентний 1/10 ширини людської волосини, щоб дати уявлення про масштаб).з розгалуженого пір'я.«Гачки» використовуються для з’єднання окремих волосків пір’я в килимки.Праворуч — дріт з нержавіючої сталітканинаяку дослідники прикрасили наноканавки, повторюючи ієрархію структури пера пінгвіна (металевий дріт з наноканавки вгорі).
«Ми виявили, що шарове розташування самих пір’я забезпечує дренажні властивості, а їхні зубчасті поверхні зменшують налипання льоду», — пояснює Майкл Вуд, нещодавній аспірант, який працює з Кітзігером, який є одним із співавторів дослідження.Автори опублікували нову статтю в ACS Applied Material Interfaces.«Ми змогли відтворити ці комбіновані ефекти за допомогою лазерно вирізаної дротяної сітки».
Кітціг додав: «Це може здатися нелогічним, але ключ до танення льоду полягає в тому, що всі пори на сітці вбирають воду в умовах замерзання.Вода в цих порах замерзає останньою, і, розширюючись, утворює тріщини, подібні до тих, що ви бачите у формочках для льоду в холодильнику.Нам потрібно зовсім небагато зусиль, щоб видалити лід із сітки, оскільки тріщини в кожній лунці легко звиваються вздовж поверхні цих сплетених дротів.
Дослідники провели випробування в аеродинамічній трубі на трафаретних поверхнях і виявили, що обробка була на 95 відсотків ефективнішою для запобігання обмерзанню, ніж непокриті панелі з полірованої нержавіючої сталі.Оскільки хімічна обробка не потрібна, новий метод пропонує потенційно необхідне вирішення проблеми утворення льоду на вітрових турбінах, стовпах електропередач, лініях електропередач і безпілотниках.
«Враховуючи кількість правил пасажирської авіації та пов’язані з цим ризики, малоймовірно, що крило літака буде просто загорнуто в метал.сітка", - додав Кіціг.«Однак одного разу поверхня крила літака може мати текстуру, яку ми вивчаємо, і видалення льоду відбуватиметься завдяки комбінації традиційних методів видалення льоду, що працюють разом на крилі.Поверхня містить текстури, натхненні крилами пінгвіна..текстура поверхні.»
Майкл Дж. Вуд, Грегорі Брок, Джульєтт Дебре, Філіп Сервіо та Анна-Марі Кітціг опублікували «Надійні протиожеледні поверхні на основі подвійної функції — відшарування льоду, викликане мікроструктурою, і дренаж, посилений наноструктурою».matt.interface
Заснований у Монреалі, Квебек у 1821 році, Університет Макгілла є медичним університетом номер один у Канаді.McGill незмінно входить до числа найкращих університетів країни та світу.Це «всесвітньо відомий» заклад вищої освіти з дослідницькою діяльністю в трьох кампусах, 11 факультетах, 13 професійних школах, 300 навчальних програмах і понад 40 000 студентів, у тому числі понад 10 200 аспірантів.McGill приваблює студентів з понад 150 країн, а 12 800 іноземних студентів складають 31% студентів.Більше половини студентів McGill є носіями рідної мови, відмінної від англійської, і приблизно 19 відсотків цих студентів вважають французьку своєю рідною мовою.