Trong cơn bão băng lớn năm 1998, băng đóng băng trên các đường dây điện và cột điện, làm tê liệt miền bắc Hoa Kỳ và miền nam Canada, khiến nhiều người phải sống trong cái lạnh và bóng tối trong nhiều ngày, thậm chí nhiều tuần.Cho dù đó là tua-bin gió, tháp điện, máy bay không người lái hay cánh máy bay, cuộc chiến chống lại sự tích tụ băng thường dựa vào các phương pháp tốn thời gian, tốn kém và/hoặc sử dụng lượng lớn năng lượng và nhiều loại hóa chất khác nhau.Nhưng nhìn vào tự nhiên, các nhà nghiên cứu của McGill cho rằng họ đã tìm ra một phương pháp mới đầy hứa hẹn để giải quyết vấn đề.Chúng được lấy cảm hứng từ đôi cánh của chim cánh cụt gentoo, loài chim cánh cụt bơi trong vùng nước băng giá ở vùng Nam Cực, bộ lông của chúng không bị đóng băng ngay cả khi nhiệt độ bề mặt bên ngoài xuống dưới mức đóng băng.
Đầu tiên, chúng tôi đã nghiên cứu các đặc tính của lá sen, có khả năng hút nước rất tốt, nhưng hóa ra chúng kém hiệu quả hơn trong việc hút nước.Ann Kitzig, trợ lý giáo sư kỹ thuật hóa học tại Đại học McGill và giám đốc Phòng thí nghiệm kỹ thuật bề mặt mô phỏng sinh học, nơi đã tìm kiếm một giải pháp trong gần một thập kỷ, một vật liệu có thể loại bỏ nước và băng.“
Hình ảnh bên trái cho thấy cấu trúc hiển vi của lông chim cánh cụt (ảnh cận cảnh 10 micron của phần chèn tương đương với 1/10 chiều rộng của một sợi tóc người, để đưa ra ý tưởng về tỷ lệ).từ lông phân nhánh.“Móc” được sử dụng để nối các sợi lông riêng lẻ lại với nhau để tạo thành thảm.Bên phải là dây thép không gỉvảimà các nhà nghiên cứu đã tô điểm bằng các rãnh nano, tái tạo cấu trúc phân cấp của lông chim cánh cụt (dây kim loại có các rãnh nano ở trên cùng).
Michael Wood, một sinh viên mới tốt nghiệp làm việc với Kitziger, một trong những đồng tác giả của nghiên cứu, giải thích: “Chúng tôi nhận thấy rằng sự sắp xếp theo lớp của lông vũ mang lại đặc tính thoát nước và bề mặt răng cưa của chúng làm giảm khả năng bám dính của băng”.Các tác giả đã xuất bản một bài viết mới trên Giao diện Vật liệu Ứng dụng ACS.“Chúng tôi có thể tái tạo những hiệu ứng kết hợp này bằng lưới thép cắt bằng laze.”
Kitzig nói thêm: “Điều này có vẻ phản trực giác, nhưng mấu chốt của sự tan băng là tất cả các lỗ trên lưới đều hấp thụ nước trong điều kiện đóng băng.Nước trong các lỗ này là chất đóng băng cuối cùng và khi nở ra, nó tạo ra các vết nứt giống như những gì bạn thấy trong khay đá trong tủ lạnh.Chúng ta cần rất ít nỗ lực để loại bỏ băng khỏi lưới, vì các vết nứt ở mỗi lỗ dễ dàng uốn khúc dọc theo bề mặt của những sợi dây bện này.
Các nhà nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm trong đường hầm gió trên các bề mặt có in giấy nến và nhận thấy rằng phương pháp xử lý này có hiệu quả ngăn ngừa đóng băng cao hơn 95% so với các tấm thép không gỉ được đánh bóng không phủ lớp phủ.Do không cần xử lý bằng hóa chất nên phương pháp mới này cung cấp giải pháp không cần bảo trì cho vấn đề hình thành băng trên tua-bin gió, cột điện, đường dây điện và máy bay không người lái.
“Với số lượng quy định hàng không chở khách và những rủi ro liên quan, khó có khả năng cánh máy bay chỉ được bọc bằng kim loại.lưới thép,” Kitzig nói thêm.“Tuy nhiên, một ngày nào đó bề mặt cánh máy bay có thể có kết cấu mà chúng tôi đang nghiên cứu và quá trình khử băng sẽ diễn ra thông qua sự kết hợp của các phương pháp làm tan băng truyền thống hoạt động cùng nhau trên cánh.Bề mặt bao gồm các họa tiết lấy cảm hứng từ cánh chim cánh cụt..kết cấu bề mặt."
“Các bề mặt chống đóng băng đáng tin cậy dựa trên chức năng kép – bong tróc băng do cấu trúc vi mô và sự thoát nước được tăng cường bởi cấu trúc nano”, của Michael J. Wood, Gregory Brock, Juliette Debret, Philippe Servio và Anne-Marie Kitzig, được xuất bản trên ACS Appl.matt.interface
Được thành lập tại Montreal, Quebec vào năm 1821, Đại học McGill là trường đại học y khoa số một của Canada.McGill liên tục được xếp hạng trong số các trường đại học tốt nhất trong nước và thế giới.Đây là tổ chức giáo dục đại học “nổi tiếng thế giới” với các hoạt động nghiên cứu trên ba cơ sở, 11 khoa, 13 trường chuyên nghiệp, 300 chương trình học và hơn 40.000 sinh viên, trong đó có hơn 10.200 sinh viên sau đại học.McGill thu hút sinh viên từ hơn 150 quốc gia và 12.800 sinh viên quốc tế chiếm 31% tổng số sinh viên của trường.Hơn một nửa số học sinh McGill là người bản ngữ nói tiếng mẹ đẻ không phải tiếng Anh và khoảng 19% số học sinh này coi tiếng Pháp là ngôn ngữ đầu tiên của họ.