送電線に氷が付着すると大惨事が発生し、人々が数週間にわたって暖房や電気が使えなくなる可能性があります。空港では、有毒な化学溶剤で冷却されるのを待っている間、航空機は際限なく遅延に直面する可能性があります。
しかし今回、カナダの研究者らは、ジェンツーペンギンという予期せぬ供給源から冬の氷結問題の解決策を発見した。
今週発表された研究で、モントリオールのマギル大学の科学者たちはワイヤーを明らかにしたメッシュ電線や船、飛行機の側面などに巻きつけて、薬品を使わずに氷の固着を防ぐ構造です。表面。
科学者らは、南極近くの氷の海を泳ぐジェンツーペンギンの翼からインスピレーションを得た。ペンギンは、外気温が氷点下でも氷に覆われないでいられるのだ。
「動物は…非常に禅のような方法で自然と対話します」と、この研究の主任研究員であるアン・キッツィッヒ氏はインタビューで語った。「それは見て、真似すべきものかもしれません。」
気候変動により冬の嵐が激化しているのと同じように、氷嵐も激化しています。昨年、テキサス州では雪と氷によって日常生活が混乱し、送電網が停止し、数百万人が数日間にわたって暖房、食料、水が不足し、数百人が死亡した。
科学者、市職員、業界のリーダーたちは、氷嵐が冬の交通機関を混乱させないよう長年取り組んできました。ワイヤー、風力タービン、航空機の翼を除氷するためのパッケージを用意したり、化学溶剤を使用して氷を迅速に除去したりしています。
しかし、除氷の専門家らは、これらの修正にはまだ多くの要望が残されていると述べている。包装材の使用期限は短いです。化学物質の使用には時間がかかり、環境に有害です。
キッツィガー氏は、自然を利用して人間の複雑な問題を解決することに焦点を当てた研究を行っており、氷を管理するより良い方法を見つけるために何年も費やしてきました。当初、彼女は自然の排水性と自浄能力を持つ蓮の葉が候補になるのではないかと考えました。しかし科学者たちは、大雨の状況ではそれが機能しないことに気づいたという。
その後、キッツガー氏らはジェンツーペンギンが生息するモントリオールの動物園を訪れた。彼らはペンギンの羽に興味を持ち、一緒にデザインを研究しました。
彼らは、羽毛が自然に氷をブロックすることを発見しました。キッツガー氏とのプロジェクトの研究者マイケル・ウッド氏は、羽毛の階層的な配置により自然に水を逃がし、自然な鋸歯状の表面により氷の付着が軽減されると述べた。
研究者らは、レーザー技術を使用してこのデザインを複製し、編んだワイヤーを作成しました。メッシュ。次に、風洞内でメッシュの氷への密着性をテストしたところ、標準的なステンレス鋼の表面よりも着氷に対する耐性が 95% 優れていることがわかりました。化学溶剤も必要ない、と彼らは付け加えた。
キッツィガー氏は、このメッシュは航空機の翼に取り付けることもできるが、連邦航空安全規制の問題により、そのような設計変更をすぐに実施するのは困難になるだろうと述べた。
「この防氷ソリューションの最も興味深い部分は、ワイヤーであることです。メッシュそのため耐久性が高くなります」とトロント大学機械工学助教授のケビン・ゴロビン氏は語ります。
耐氷性ゴムや蓮の葉をイメージした表面などの他のソリューションは持続可能ではありません。
研究には関与していないゴロビン氏は、「研究室では非常にうまく機能するが、外ではうまく伝わらない」と語った。