Надихнувшись пір’ям пінгвінових крил, дослідники розробили безхімічне рішення проблеми обледеніння ліній електропередач, вітрових турбін і навіть крил літаків.
Накопичення льоду може завдати значної шкоди інфраструктурі, а в деяких випадках призвести до перебоїв з електроенергією.
Чи то вітряні турбіни, електричні вежі, дрони чи крила літака, рішення проблем часто залежать від трудомістких, дорогих і енергоємних технологій, а також різних хімікатів.
Команда дослідників з канадського Університету Макгілла вважає, що вони знайшли багатообіцяючий новий спосіб вирішення проблеми після вивчення крил пінгвінів папуа, які плавають у холодних водах Антарктиди і чиє хутро не замерзає навіть при температурі поверхні.значно нижче точки замерзання.
«Спочатку ми досліджували властивості листя лотоса, які дуже добре зневоднюють, але виявилися менш ефективними для зневоднення», — сказала доцент Енн Кіціг, яка шукала рішення майже десять років.
«Тільки коли ми почали вивчати масу пір’я пінгвінів, ми виявили природний матеріал, який може видаляти воду та лід».
Мікроскопічна структура пір’я пінгвіна (малюнок вище) складається з зубців і гілочок, які відходять від центрального стрижня пір’я з «гачками», які з’єднують окремі волоски пір’я, утворюючи килимок.
У правій частині зображення зображено фрагментнержавіючатканина зі сталевого дроту, яку дослідники прикрасили наноканавками, які імітують структурну ієрархію пір’я пінгвінів.
«Ми виявили, що шарове розташування самих пір’я забезпечує водопроникність, а їх зубчасті поверхні зменшують зчеплення з льодом», — сказав Майкл Вуд, один із співавторів дослідження.«Ми змогли відтворити ці комбіновані ефекти за допомогою лазерної обробки плетеної дротяної сітки».
Кітціг пояснює: «Це може здатися нерозумним, але ключем до захисту від зледеніння є всі пори в сітці, які вбирають воду в умовах замерзання.Вода в цих порах з часом замерзає, і, розширюючись, утворює тріщини, як і ви.Ми бачимо це у формочках для льоду в холодильниках.Нам потрібно дуже мало зусиль, щоб очистити нашу сітку від льоду, тому що тріщини в кожному отворі легко звиваються над поверхнею цих плетених дротів».
Дослідники провели випробування в аеродинамічній трубі трафаретних поверхонь і виявили, що обробка була на 95 відсотків ефективнішою для запобігання обмерзанню, ніж необроблена полірована поверхня.нержавіючасталеві панелі.Оскільки хімічна обробка не потрібна, новий метод пропонує потенційно необхідне рішення проблеми накопичення льоду на вітрових турбінах, стовпах і лініях електропередач, а також безпілотниках.
Кітціг додав: «Враховуючи масштаби регулювання пасажирської авіації та пов’язані з цим ризики, малоймовірно, що крило літака буде просто загорнуте в металеву сітку».
«Однак одного дня поверхня крила літака може містити текстуру, яку ми вивчаємо, і видалення льоду відбуватиметься за допомогою комбінації традиційних методів видалення льоду на поверхні крила, які працюють у тандемі з поверхневими текстурами, натхненними крилами пінгвіна».
© 2023 Інженерно-технологічний інститут.Інженерно-технологічний коледж зареєстрований як благодійна організація в Англії та Уельсі (номер 211014) і Шотландії (номер SC038698).