Когда вода замерзает на металлических поверхностях, это проблема. Авиационная отрасль тратит миллионы долларов и бесчисленные часы, распыляя противообледенительную жидкость на крылья самолетов, ожидая их на зимних взлетно-посадочных полосах, в то время как мы лично узнаем о проблемах, вызванных льдом, из-за времени, которое мы тратим на его замораживание в наших морозильных камерах.
Команда исследователей из Гарварда применила иной подход к удалению льда и мороза из металла: они разработали специальное покрытие, которое предотвращает прилипание капель воды и превращение их в лед.
Благодаря новому покрытию SLIPS, антиобледенительные самолеты могут уйти в прошлое. Фото от пользователя Wikimedia Commons Mulag
Как подробно описано в статье, опубликованной в понедельник в ACS Nano, группа, возглавляемая профессором Джоанной Айзенберг, создала способ производства металла, покрытого так называемыми «скользкими пористыми поверхностями, наполненными жидкостью». Покрытие, обозначаемое аббревиатурой SLIPS. - отталкивает водяные капли и лед просто силой гравитации. Группа провела испытания алюминиевых охлаждающих ребер, покрытых SLIPS, при температуре -10 градусов Цельсия и 60-процентной влажности, и эта технология значительно превзошла типичные «безморозные» системы охлаждения с точки зрения предотвращения образования наледи со временем.
Обычные алюминиевые ребра охлаждения (верхний ряд) были явно лучше, чем те, которые были покрыты SLIPS (нижний ряд) в исследовании. Фото любезно предоставлено Гарвардским университетом
Как работает SLIPS? Мороз может прилипать только к металлическому куску из-за микроскопических дефектов и дефектов, которые существуют на молекулярном уровне, давая каплям воды что-то, за что можно держаться при замерзании. Ученые и инженеры долго пытались придумать, как создать абсолютно гладкие металлы, которые могли бы предотвратить это, но крупномасштабные производственные процессы делают это практически невозможным.
Команда Айзенберга отреагировала на это созданием двухэтапного процесса, который можно применять к уже изготовленным металлам, который представляет собой абсолютно гладкую поверхность элементов, заставляя капли льда и воды соскальзывать до того, как у них появится возможность прилипнуть. Сначала металл покрывают грубым пористым твердым материалом. Затем наносится жидкий смазочный материал, который прилипает к порам в твердом наноматериале, создавая внешнюю поверхность, которая является абсолютно плоской на молекулярном уровне, так что только гравитация может предотвратить образование льда.
В результате, SLIPS можно наносить на металлы любой формы и размера, даже в больших масштабах, и он решает все виды проблем, связанных с обледенением и морозом. На любых вертикальных поверхностях ледяные покровы не будут формироваться в первую очередь, и даже на горизонтальных плоскостях любой образующийся лед будет лететь с небольшим толчком, поскольку нет недостатков, с которыми он может связываться. Крылья самолетов, перила, лестницы, холодильное оборудование, крыши, вывески и другие предметы могут быть легко защищены ото льда и мороза с помощью покрытия.
Команда также прогнозирует существенную экономию энергии благодаря новой технологии. Современные методы удаления льда требуют транспортировки специальных химикатов и оборудования, в то время как материалы, обработанные SLIPS, легко проливают лед с небольшим волнением или, возможно, даже порывом ветра. Вещество также нетоксично, антикоррозийно и работает в средах с сильным холодом и высокой влажностью.
Подобно покрытому нами покрытию, которое позволяет кетчупу легко выскользнуть из бутылки, это передовая технология, которую мы можем легко увидеть в повседневной жизни. Вместо того, чтобы засолить металлические лестницы или ждать, пока наземные экипажи убирают пассажирские самолеты, мы могли бы просто производить конструкции и транспортные средства, которые сначала будут противостоять льду. Что касается летних хитов, лед может быть не самой большой проблемой на ваш взгляд, но когда зима бьет, вы будете рады, что эта команда ученых усердно работает.
