Výskumníci, inšpirovaní perím krídel tučniakov, vyvinuli bezchemické riešenie problému námrazy na elektrických vedeniach, veterných turbínach a dokonca aj krídlach lietadiel.
Hromadenie ľadu môže spôsobiť obrovské škody na infraštruktúre a v niektorých prípadoch spôsobiť výpadky elektriny.
Či už ide o veterné turbíny, elektrické veže, drony alebo krídla lietadiel, riešenia problémov často závisia od pracovne náročných, nákladných a energeticky náročných technológií, ako aj rôznych chemikálií.
Tím vedcov z kanadskej McGill University verí, že po štúdiu krídel tučniakov gentoo, ktoré plávajú v chladných vodách Antarktídy a ktorých srsť nezamŕza ani pri povrchových teplotách, našli nový sľubný spôsob riešenia problému.hlboko pod bodom mrazu.
„Najskôr sme skúmali vlastnosti lotosových listov, ktoré sú veľmi dobré pri dehydratácii, ale zistili sme, že sú menej účinné pri dehydratácii,“ povedala docentka Ann Kitzigová, ktorá hľadala riešenie už takmer desať rokov.
"Až keď sme začali študovať množstvo peria tučniakov, objavili sme prírodný materiál, ktorý dokáže odstrániť vodu aj ľad."
Mikroskopická štruktúra peria tučniaka (na obrázku vyššie) pozostáva z ostňov a vetvičiek, ktoré sa rozvetvujú z centrálneho drieku peria s „háčikmi“, ktoré spájajú jednotlivé chĺpky peria a vytvárajú koberček.
Na pravej strane obrázku je zobrazený kúsoknerezováoceľový drôt, ktorý vedci skrášlili nanodrážkami, ktoré napodobňujú štrukturálnu hierarchiu peria tučniakov.
„Zistili sme, že vrstvené usporiadanie samotných pierok zabezpečuje priepustnosť vody a ich zúbkovaný povrch znižuje priľnavosť ľadu,“ povedal Michael Wood, jeden zo spoluautorov štúdie."Tieto kombinované efekty sme dokázali replikovať pomocou laserového spracovania tkanej drôtenej siete."
Kitzig vysvetľuje: „Môže sa to zdať neintuitívne, ale kľúčom k ochrane proti námraze sú všetky póry v sieťke, ktoré v mrazivých podmienkach absorbujú vodu.Voda v týchto póroch nakoniec zamrzne a ako sa rozťahuje, vytvára praskliny, rovnako ako vy.Vidíme to vo formách na ľad v chladničkách.Na odmrazenie pletiva potrebujeme len veľmi málo úsilia, pretože praskliny v každom otvore sa ľahko vinú po povrchu týchto spletených drôtov.“
Výskumníci vykonali testy v aerodynamickom tuneli na povrchoch so šablónou a zistili, že ošetrenie bolo o 95 percent účinnejšie pri prevencii námrazy ako neošetrené leštené.nerezováoceľové panely.Pretože nie je potrebné žiadne chemické ošetrenie, nová metóda ponúka potenciálne bezúdržbové riešenie problému hromadenia ľadu na veterných turbínach, stĺpoch elektrického vedenia a elektrických vedeniach a dronoch.
Kitzig dodal: "Vzhľadom na rozsah regulácie osobnej leteckej dopravy a súvisiace riziká je nepravdepodobné, že by krídlo lietadla bolo jednoducho zabalené do kovovej siete."
„Jednoho dňa však povrch krídla lietadla môže obsahovať textúru, ktorú študujeme, a odmrazovanie sa uskutoční kombináciou tradičných metód odmrazovania na povrchu krídla, ktoré funguje v tandeme s povrchovými textúrami inšpirovanými krídlami tučniakov.
© 2023 Inštitút inžinierstva a technológie.Vysoká škola inžinierstva a technológie je registrovaná ako charitatívna organizácia v Anglicku a Walese (číslo 211014) a Škótsku (číslo SC038698).