Перья пингвинов могут быть секретом эффективной технологии защиты от обледенения

Прочитано: 108 раз(а)


Накопление льда на линиях электропередач и электрических опорах привело к остановке севера США и юга Канады во время Великой ледяной бури 1998 года, оставив многих в холоде и темноте на дни и даже недели.

Будь то ветряные турбины , электрические башни, беспилотники или крылья самолетов, борьба с нарастанием льда обычно зависит от методов, которые требуют много времени, денег и/или используют много энергии, а также различные химические вещества. Но, обратившись к природе, исследователи Макгилла считают, что нашли многообещающий новый способ решения этой проблемы.

Их вдохновили крылья папуасских пингвинов, которые плавают в ледяных водах южного полярного региона, и их шкуры остаются свободными ото льда, даже когда температура внешней поверхности значительно ниже точки замерзания.

«Сначала мы исследовали свойства листьев лотоса, которые очень хорошо сбрасывают воду, но оказались менее эффективными для сбрасывания льда», — сказала Энн Китциг, которая искала решение в течение почти десяти лет. Она является адъюнкт-профессором химического машиностроения в McGill и директором лаборатории биомиметической инженерии поверхности. «Только когда мы начали исследовать свойства перьев пингвинов, мы обнаружили встречающийся в природе материал, способный сбрасывать воду и лед».

Мелкая проволочная сетка воспроизводит водоотталкивающие и ледяные свойства перьев.

«Мы обнаружили, что иерархическое расположение самих перьев обеспечивает водоотталкивающие свойства, а их зазубренные поверхности снижают прилипание льда», — объясняет Майкл Вуд, недавний доктор философии. выпускник, работавший с Китцигом, который является одним из соавторов новой статьи в ACS Applied Material Interfaces . «Мы смогли воспроизвести эти комбинированные эффекты с помощью тканой проволочной сетки, обработанной лазером».

Китциг добавляет: «Это может показаться нелогичным, но ключом к отделению льда являются все поры сетки, которые втягивают воду в условиях замерзания. Вода в этих порах замерзает последней, образуя трещины при расширении, подобно вы видите в лотках для кубиков льда в морозильной камере. Нам нужно так мало усилий, чтобы удалить лед из наших сеток, потому что трещина в каждой из этих пор легко змеится по поверхности этих плетеных проводов ».

Многообещающие результаты первых тестов

Исследователи провели испытания в аэродинамической трубе поверхностей, покрытых стальной сеткой, и обнаружили, что обработка на 95% более эффективна для сопротивления нарастанию льда, чем лист полированной нержавеющей стали без оболочки . Поскольку не требуется химическая обработка, новый подход обеспечивает потенциально не требующее обслуживания решение проблемы образования льда на ветряных турбинах, электрических опорах и линиях электропередач, а также на дронах.

«Учитывая количество правил, действующих в пассажирской авиации, и связанные с этим риски, маловероятно, что крылья самолетов когда-либо будут просто обернуты металлической сеткой», — добавляет Китциг.

«Возможно, однако, что поверхность крыльев самолета когда-нибудь приобретет текстуру, которую мы изучаем, и что устранение обледенения будет происходить благодаря сочетанию традиционных методов устранения обледенения, работающих согласованно на поверхностях крыльев . которые включают текстуру поверхности, вдохновленную крыльями пингвина».

Хотя необходимы дополнительные исследования, результаты пока обнадеживают.

Перья пингвинов могут быть секретом эффективной технологии защиты от обледенения



Новости партнеров