Наноструктурированные материалы для предотвращения обледенения
Наступление зимы влечет за собой появление оледенелых дорог, тротуаров, линий электропередач и даже крыльев самолетов. Традиционно основные методы избавления от этого льда, или по крайней мере удержания его под контролем, связаны с использованием соли или/и химических средств от обледенения. Оба эти способа трудоемки и вредны для окружающей среды, кроме того, соль уничтожает траву и является причиной появления ржавчины на автомобилях. Сейчас, однако, исследователи из Гарвардского Университета (Harvard University) разрабатывают наноструктурированные материалы, которые не позволяли бы льду формироваться на поверхностях.
Как и в случае супергидрофобного покрытия, разработанного командой Питтсбургского Университета (University of Pittsburgh), которое имитирует неровную поверхность листа лотоса, чтобы уменьшить площадь поверхности, к которой может прилипать вода, команда Гарвардского Университета черпала вдохновение из натуральных моделей. Хотя принцип был тот же, вместо листьев лотоса команда Гарварда обратилась к глазам комаров и ногам водомерок. В обоих случаях насекомые способны сохранять части своего тела сухими благодаря множеству крошечных щетинок, которые отталкивают капли воды, минимизируя площадь поверхности.
Исследователи приступили к созданию кремниевой поверхности с нано-включениями различных форм, таких как щетины, пластинки, соты и кубики. При просмотре замедленного видео с ударом переохлажденных капель об эти поверхности, исследователи заметили, что капли сначала растекаются, но затем опять формируют шарики и отскакивают до того, как успевают замерзнуть. Поверхности с комбинированием включений различных форм оказались особенно эффективными. На гладких поверхностях капли, наоборот, растекаются и замерзают.
Наноструктурированные материалы были проверены в условиях температуры до -30 С. И даже при таких условиях образующийся лед плохо держался на поверхности, и его было легко удалить.
В настоящее время команда занимается испытаниями новой технологии в реальных условиях, чтобы в дальнейшем появилась возможность применять новый материал в различных областях.
Исследования были недавно опубликованы в журнале ACS Nano.
Публикация подготовлена сотрудниками CompMechLab® по материалам Gizmag.