Lấy cảm hứng từ lông cánh chim cánh cụt, các nhà nghiên cứu đã phát triển một giải pháp không dùng hóa chất để giải quyết vấn đề đóng băng trên đường dây điện, tua-bin gió và thậm chí cả cánh máy bay.
Sự tích tụ băng có thể gây ra thiệt hại lớn cho cơ sở hạ tầng và trong một số trường hợp có thể gây mất điện.
Cho dù đó là tua-bin gió, tháp điện, máy bay không người lái hay cánh máy bay, giải pháp cho các vấn đề thường phụ thuộc vào các công nghệ sử dụng nhiều lao động, tốn kém và tốn nhiều năng lượng cũng như các loại hóa chất khác nhau.
Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học McGill của Canada tin rằng họ đã tìm ra một phương pháp mới đầy hứa hẹn để giải quyết vấn đề sau khi nghiên cứu cánh của chim cánh cụt gentoo, loài bơi trong vùng nước lạnh giá ở Nam Cực và bộ lông của chúng không bị đóng băng ngay cả ở nhiệt độ bề mặt.thấp hơn điểm đóng băng.
Phó giáo sư Ann Kitzig, người đã tìm kiếm giải pháp trong gần một thập kỷ, cho biết: “Đầu tiên, chúng tôi nghiên cứu đặc tính của lá sen, có khả năng khử nước rất tốt nhưng lại kém hiệu quả hơn trong việc khử nước”.
“Mãi cho đến khi chúng tôi bắt đầu nghiên cứu khối lượng lông chim cánh cụt, chúng tôi mới phát hiện ra một loại vật liệu tự nhiên có thể loại bỏ cả nước và băng.”
Cấu trúc vi mô của lông chim cánh cụt (hình trên) bao gồm các ngạnh và cành cây phân nhánh từ trục lông trung tâm với các “móc” nối các sợi lông riêng lẻ lại với nhau để tạo thành một tấm thảm.
Phía bên phải của hình ảnh là một miếng thép không gỉdây điệnvải mà các nhà nghiên cứu đã trang trí bằng các rãnh nano mô phỏng cấu trúc phân cấp của lông chim cánh cụt.
Michael Wood, một trong những đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi phát hiện ra rằng sự sắp xếp theo lớp của lông vũ mang lại khả năng thấm nước và bề mặt răng cưa của chúng làm giảm độ bám dính của băng”.“Chúng tôi có thể tái tạo những hiệu ứng kết hợp này bằng quá trình xử lý bằng laser đối với lưới thép dệt.”
Kitzig giải thích: “Điều này có vẻ phản trực giác, nhưng chìa khóa để chống đóng băng là tất cả các lỗ chân lông tronglưới théphấp thụ nước trong điều kiện đóng băng.Nước trong các lỗ này cuối cùng sẽ đóng băng và khi nở ra, nó sẽ tạo ra các vết nứt, giống như bạn vậy.Chúng ta thấy nó trong các khay đá trong tủ lạnh.Chúng tôi cần rất ít nỗ lực để làm tan băng lưới vì các vết nứt trong mỗi lỗ dễ dàng uốn khúc trên 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 chưa qua xử lý.Do không cần xử lý bằng hóa chất nên phương pháp mới mang lại giải pháp không cần bảo trì cho vấn đề tích tụ băng trên tua-bin gió, cột điện, đường dây điện và máy bay không người lái.
Kitzig nói thêm: “Với phạm vi quy định về 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.”
“Tuy nhiên, một ngày nào đó bề mặt cánh máy bay có thể chứa 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 khử băng truyền thống trên bề mặt cánh, hoạt động song song với kết cấu bề mặt lấy cảm hứng từ cánh chim cánh cụt.”
© 2023 Viện Kỹ thuật và Công nghệ.Trường Cao đẳng Kỹ thuật và Công nghệ được đăng ký là tổ chức từ thiện ở Anh và xứ Wales (số 211014) và Scotland (số SC038698).