Trong trận Bão băng lớn năm 1998, băng tích tụ trên các đường dây điện và cột điện đã khiến miền bắc Hoa Kỳ và miền nam Canada rơi vào tình trạng bế tắc, khiến nhiều người phải chịu lạnh và tối tăm trong nhiều ngày hoặc thậm chí nhiều tuần.Cho dù đó là tua-bin gió, tháp điện, máy bay không người lái hay cánh máy bay, việc làm tan băng thường dựa vào các phương pháp tốn thời gian, tốn kém và/hoặc sử dụng nhiều năng lượng và nhiều loại hóa chất.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 bơi trong vùng nước băng giá ở Nam Cực và 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 nghiên cứu đặc tính của lá sen là loại bỏ nước rất tốt, nhưng hóa ra chúng lại kém hiệu quả hơn trong việc loại bỏ băng”, Ann Kitzig, người đã tìm kiếm giải pháp trong gần một thập kỷ và là trợ lý giáo sư, cho biết. .Tiến sĩ Kỹ thuật Hóa học tại Đại học McGill, Giám đốc Phòng thí nghiệm Kỹ thuật bề mặt sinh học: “Mãi cho đến khi chúng tôi bắt đầu nghiên cứu các đặc tính của lông chim cánh cụt, chúng tôi mới phát hiện ra một loại vật liệu tự nhiên có khả năng đồng thời làm tan nước và băng.”
Cáchình ảnhbên trái hiển thị cấu trúc vi mô của lông chim cánh cụt (ảnh cận cảnh của miếng chèn 10 micron tương ứng với 1/10 chiều rộng của sợi tóc người để tạo cảm giác về tỷ lệ).Những ngạnh và cành cây này là thân trung tâm của các lông phân nhánh..“Móc” được sử dụng để nối các sợi lông riêng lẻ lại với nhau để tạo thành một chiếc đệm.Bên phải là tấm vải dây thép không gỉ được các nhà nghiên cứu trang trí bằng các rãnh nano, tái tạo cấu trúc phân cấp của lông chim cánh cụt (dây có các rãnh nano ở trên).
Michael Wood, một sinh viên mới tốt nghiệp làm việc với Kitzig và một trong những đồng tác giả của nghiên cứu, giải thích: “Chúng tôi phát hiện ra rằng sự sắp xếp theo thứ bậc của lông vũ mang lại đặc tính giải phóng nước và bề mặt răng cưa của chúng làm giảm độ bám dính của băng”.Bài viết mới trong Giao diện Vật liệu Ứng dụng ACS.“Chúng tôi có thể tái tạo những hiệu ứng kết hợp này bằng lưới thép dệt được cắt bằng laze.”
Kitzig nói thêm: “Điều này có vẻ phản trực giác, nhưng mấu chốt để tách băng là tất cả các lỗ trong lưới có chức năng hút nước trong điều kiện đóng băng.Nước trong các lỗ đó cuối cùng đóng băng và khi nở ra, nó tạo ra các vết nứt, giống như bạn đang ở trong tủ lạnh.Nó giống như được thấy trong khay đá viên.Chúng tôi cần rất ít nỗ lực để loại bỏ băng khỏi lưới vì các vết nứt ở mỗi lỗ này có xu hướng uốn khúc dọc theo bề mặt của những sợi dây bện này.”
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm bề mặt được in khuôn trong một đường hầm gió và nhận thấy rằng phương pháp xử lý này có khả năng chống đóng băng tốt hơn 95% so với các tấm thép không gỉ được đánh bóng không được bọc.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, tháp, đường dây điện và máy bay không người lái.
Kitzig nói thêm: “Với số lượng quy định hàng không chở khách và các rủi ro liên quan, khó có khả năng cánh máy bay sẽ chỉ được bọc bằng lưới kim loại”.“Tuy nhiên, có thể một ngày nào đó bề mặt cánh máy bay có kết cấu mà chúng tôi đang nghiên cứu và vì các phương pháp làm tan băng truyền thống hoạt động cùng nhau trên bề mặt cánh nên việc làm tan băng sẽ xảy ra bằng cách nung chảy cánh chim cánh cụt.lấy cảm hứng từ kết cấu của bề mặt.”
“Bề mặt chống đóng băng đáng tin cậy dựa trên chức năng kép – bong tróc băng do cấu trúc vi mô với lớp phủ chống thấm nước được tăng cường cấu trúc nano”, Michael J. Wood, Gregory Brock, Juliette Debre, Philippe Servio và Anne-Marie Kitzig trong ACS Appl.trường cũ.giao diện
Đại học McGill, được thành lập năm 1821 tại Montreal, Quebec, là trường đại học số một ở Canada.Đại học McGill luôn được xếp hạng trong số các trường đại học hàng đầu cả nước và quốc tế.Đây là một tổ chức giáo dục đại học nổi tiếng thế giới với các hoạt động nghiên cứu trải rộng trên ba cơ sở, 11trường Cao đẳng, 13 trường cao đẳng 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 của trường chiếm 31% tổng số sinh viên.Hơn một nửa số sinh viên McGill cho biết ngôn ngữ đầu tiên của họ không phải là tiếng Anh và khoảng 19% trong số họ nói tiếng Pháp là ngôn ngữ đầu tiên.