企鹅羽毛可能是一种有效的防冰解决方案

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沙巴app下载大学的一个研究小组开发了一种不含化学物质的解决方案,可以用来解冻电线, des turbines éoliennes et même des ailes d’avion
Publié: 24oct.2022

En 1998, 塔和电线上的冰堆积导致了冰危机,使加拿大东部和美国东北部瘫痪,使部分人口在黑暗和寒冷中度过了数天, voire des semaines. 大多数用于从风力涡轮机中去除冰的技术, des pylônes, 无人机或飞机机翼都很耗时, coûteuses et énergivores, et, de surcroît, 它们需要使用各种化学品. 沙巴app下载大学的一个研究小组转向自然,相信他们在巴布亚企鹅的启发下找到了一个有希望的解决方案, 谁在南极地区冰冷的海水中游泳. 尽管地表温度远低于冰点,, cet oiseau marin n’accumule aucune glace sur ses ailes.

“首先,沙巴体育APP看了荷叶,水很容易从上面滑下来。. 不幸的是,她不太容易摆脱冰,”她说 Anne Kietzig, qui a passé près de dix ans à chercher une solution. 沙巴app下载大学化学工程系副教授, elle est aussi directrice du Laboratoire d’ingénierie biomimétique de surface. 在研究企鹅羽毛的特性之前, 沙巴体育APP从未见过自然界的物质能够同时排出水和冰. »

左边的照片显示了企鹅羽毛的微观结构(10微米的特写图像相当于人类头发宽度的十分之一)。. 倒刺和倒刺连接在羽毛的脊柱上. 通过它们的“钩子”,胡须相互粘在一起. 右边的照片显示的是不锈钢丝网,研究人员在上面练习纳米涂层,模仿企鹅羽毛的层次结构(顶部有纳米涂层的有线结构)。.

像羽毛一样排斥水和冰的薄金属网

沙巴体育APP发现羽毛的等级排列有助于排水, 表面的倒刺减少了冰的附着力, explique Michael Wood, nouvellement titulaire d’un doctorat, anne Kietzig的合作者和最近发表的一篇文章的合著者 ACS Applied Material Interfaces. “沙巴体育APP成功地在激光加工的金属网中复制了同样的防水和防霜性能。. »

« Étonnamment, ce sont les pores de la toile, où se réfugie l’eau quand le mercure chute, qui détiennent le secret de l’évacuation de la glace, précise la Pre Kietzig. 因为储存在这些毛孔中的水是最后结冰的, 当它膨胀时,就会产生裂缝, comme dans un moule à glaçons. La fissure qui se forme dans chacun des pores serpente le long de la surface de la toile tissée; il est alors très facile de dégager la glace. »

Des résultats préliminaires prometteurs

通过在风洞中对金属网覆盖的表面进行测试, 研究小组发现,这些表面的抗冰能力比未覆盖的抛光不锈钢板高出95%。. Comme aucun traitement chimique n’est nécessaire, 这项新技术可能成为风力涡轮机的“免维护”防冰解决方案, les pylônes, les fils électriques et les drones.

“考虑到航空旅客运输的风险和适用的规定, 用金属网包裹飞机机翼是不太可能的, fait remarquer Anne Kietzig. Par contre, 有一天,飞机机翼的表面可能会与沙巴体育APP正在研究的表面相似,除冰过程将传统技术与受企鹅机翼启发的表面纹理相结合。. »

还需要进一步的研究,但到目前为止的结果是有希望的.

L’étude

文章“基于双重功能的坚固防冰表面─微观结构诱导的冰棚与叠加的纳米结构增强的水棚”, par Michael J. Wood, Gregory Brock, Juliette Debray, Phillip Servio和Anne-Marie Kietzig发表在 ACS Applied Material Interfaces.

http://doi.org/10.1021/acsami.2c16972

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