Durante a Grande Tempestade de Gelo de 1998, o gelo congelou em linhas de energia e postes, paralisando o norte dos Estados Unidos e o sul do Canadá, deixando muitos no frio e na escuridão durante dias e até semanas.Quer se trate de turbinas eólicas, torres de energia, drones ou asas de avião, a luta contra a acumulação de gelo depende frequentemente de métodos que consomem tempo, são caros e/ou utilizam grandes quantidades de energia e vários produtos químicos.Mas olhando para a natureza, os investigadores da McGill pensam ter encontrado uma nova forma promissora de resolver o problema.Eles foram inspirados nas asas dos pinguins gentoo, os pinguins que nadam nas águas geladas da região antártica, cujo pelo não congela mesmo quando a temperatura da superfície externa está bem abaixo de zero.
Primeiro investigamos as propriedades das folhas de lótus, que são excelentes na absorção de água, mas descobrimos que são menos eficazes na absorção de água.disse Ann Kitzig, professora assistente de engenharia química na Universidade McGill e diretora do Laboratório de Engenharia de Superfícies Biomiméticas, que há quase uma década busca uma solução, um material que possa remover água e gelo.“
A imagem da esquerda mostra a estrutura microscópica de uma pena de pinguim (um close-up de 10 mícrons da inserção equivale a 1/10 da largura de um fio de cabelo humano, para se ter uma ideia da escala).de penas ramificadas.“Ganchos” são usados ​​para unir pelos de penas individuais para formar tapetes.À direita está um fio de aço inoxidávelpanoque os pesquisadores embelezaram com nanogrooves, replicando a hierarquia da estrutura das penas do pinguim (fio de metal com nanogrooves no topo).
“Descobrimos que a disposição em camadas das próprias penas proporciona propriedades de drenagem, e as suas superfícies serrilhadas reduzem a aderência do gelo”, explica Michael Wood, um estudante recente de pós-graduação que trabalha com Kitziger, que é um dos co-autores do estudo.Os autores publicaram um novo artigo na ACS Applied Material Interfaces.“Conseguimos replicar esses efeitos combinados com tela de arame cortada a laser.”
Kitzig acrescentou: “Pode parecer contra-intuitivo, mas a chave para o derretimento do gelo é que todos os poros da malha absorvem água em condições de congelamento.A água nesses poros é a última a congelar e, à medida que se expande, cria rachaduras como as que você vê nas bandejas de cubos de gelo da geladeira.Precisamos de muito pouco esforço para remover o gelo da grade, porque as rachaduras em cada buraco serpenteiam facilmente ao longo da superfície desses fios trançados.
Os pesquisadores realizaram testes em túnel de vento em superfícies estampadas e descobriram que o tratamento foi 95% mais eficaz na prevenção da formação de gelo do que painéis de aço inoxidável polido não revestidos.Como não é necessário tratamento químico, o novo método oferece uma solução potencialmente livre de manutenção para o problema da formação de gelo em turbinas eólicas, postes de energia, linhas de energia e drones.
“Dado o número de regulamentações para a aviação de passageiros e os riscos associados, é improvável que uma asa de aeronave seja simplesmente envolta em metal.malha”, acrescentou Kitzig.“No entanto, um dia a superfície da asa de uma aeronave poderá ter a textura que estamos estudando, e o degelo ocorrerá por meio de uma combinação de métodos tradicionais de degelo trabalhando juntos na asa.A superfície inclui texturas inspiradas nas asas dos pinguins..textura da superfície."
“Superfícies anticongelantes confiáveis ​​baseadas em dupla funcionalidade – descamação de gelo causada por microestrutura e drenagem aprimorada por nanoestrutura”, por Michael J. Wood, Gregory Brock, Juliette Debret, Philippe Servio e Anne-Marie Kitzig, publicado em ACS Appl.interface mate
Fundada em Montreal, Quebec, em 1821, a Universidade McGill é a universidade médica número um do Canadá.A McGill é consistentemente classificada entre as melhores universidades do país e do mundo.É uma instituição de ensino superior de “renomado mundo” com atividades de pesquisa em três campi, 11 departamentos, 13 escolas profissionais, 300 programas de estudo e mais de 40.000 estudantes, incluindo mais de 10.200 estudantes de pós-graduação.A McGill atrai estudantes de mais de 150 países, e seus 12.800 estudantes internacionais representam 31% de seu corpo discente.Mais da metade dos alunos da McGill são falantes nativos de uma língua materna diferente do inglês, e aproximadamente 19% desses alunos consideram o francês como sua primeira língua.