Під час великого крижаного шторму 1998 року крига на лініях електропередач і стовпах призвела до зупинки північних Сполучених Штатів і південної Канади, залишивши багатьох людей у ​​холоді й темряві на дні чи навіть тижні.Чи то вітряні турбіни, електричні вежі, дрони чи крила літака, розморожування часто покладається на методи, які забирають багато часу, дорогі та/або використовують багато енергії та різноманітних хімікатів.Але дивлячись на природу, дослідники McGill вважають, що знайшли багатообіцяючий новий спосіб вирішення проблеми.Їх надихнули крила пінгвінів дженту, які плавають у крижаних водах Антарктиди, а їхнє хутро не замерзає, навіть коли зовнішня температура на поверхні значно нижче нуля.
Спочатку ми досліджували властивості листя лотоса, які дуже добре видаляють воду, але виявилося, що вони менш ефективні у видаленні льоду», — сказала Енн Кіціг, яка майже десять років шукала рішення та є доцентом. .Доктор хімічної інженерії в Університеті Макгілла, директор лабораторії біоміметичної інженерії поверхні: «Тільки коли ми почали досліджувати властивості пір’я пінгвінів, ми виявили природний матеріал, який одночасно відділяє воду та лід.»
Theзображенняліворуч показано мікроструктуру пера пінгвіна (великий план вставки 10 мікронів відповідає 1/10 ширини людської волосини, щоб дати відчуття масштабу).Ці зубці та гілочки є центральними стеблами розгалужених пір’я..«Гачки» використовуються для з’єднання окремих волосків пір’я, щоб утворити подушку.Праворуч — дротяна тканина з нержавіючої сталі, яку дослідники прикрасили наноканавки, відтворюючи ієрархію структур пір’я пінгвінів (дріт з наноканавки зверху).
«Ми виявили, що ієрархічне розташування самих пір’я забезпечує властивості вивільнення води, а їхня зубчаста поверхня зменшує адгезію до льоду», — пояснює Майкл Вуд, недавній аспірант, який працює з Кіцігом і один із співавторів дослідження.Нова стаття в журналі ACS Applied Material Interfaces.«Ми змогли відтворити ці комбіновані ефекти за допомогою плетеної сітки, вирізаної лазером».
Кітціг додав: «Це може здатися нерозумним, але ключем до відділення льоду є всі пори в сітці, які вбирають воду в умовах замерзання.Вода в цих порах згодом замерзає, і, розширюючись, утворює тріщини, як у холодильнику.Це те саме, що видно у формі для кубиків льоду.Нам потрібно дуже мало зусиль, щоб видалити лід із нашої сітки, тому що тріщини в кожному з цих отворів мають тенденцію звиватися вздовж поверхні цих сплетених дротів».
Дослідники перевірили трафаретну поверхню в аеродинамічній трубі та виявили, що обробка була на 95% кращою для опору обмерзанню, ніж незагорнуті поліровані листи з нержавіючої сталі.Оскільки хімічна обробка не потрібна, новий метод пропонує потенційно необхідне рішення проблеми утворення льоду на вітряних турбінах, вежах, лініях електропередач і безпілотниках.
«Враховуючи кількість правил пасажирської авіації та пов’язані з цим ризики, малоймовірно, що крила літака будуть просто загорнуті в металеву сітку», – додав Кіціг.«Однак цілком можливо, що одного разу поверхня крила літака матиме текстуру, яку ми вивчаємо, і оскільки традиційні методи видалення льоду працюють разом на поверхні крила, розморожування відбуватиметься шляхом зрощення крил пінгвіна.натхненний текстурою поверхні».
«Надійні протиожеледні поверхні на основі подвійної функціональності – відшарування льоду, спричинене мікроструктурою, з водовідштовхувальним покриттям, покращеним наноструктурою», Майкл Дж. Вуд, Грегорі Брок, Джульєтт Дебре, Філіп Сервіо та Енн-Марі Кіціг у ACS Appl.alma mater.інтерфейс
Університет Макгілла, заснований у 1821 році в Монреалі, Квебек, є університетом номер один у Канаді.Університет Макгілла постійно входить до числа найкращих університетів як на національному, так і на міжнародному рівнях.Це всесвітньо відомий заклад вищої освіти, дослідницька діяльність якого охоплює три кампуси, 11коледжів, 13 професійних коледжів, 300 навчальних програм і понад 40 000 студентів, у тому числі понад 10 200 аспірантів.McGill приваблює студентів з понад 150 країн, а його 12 800 іноземних студентів становлять 31% студентського контингенту.Більше половини студентів McGill кажуть, що їхньою рідною мовою не є англійська, а близько 19% з них говорять французькою як рідною мовою.