Исследователи сообщают о прорыве в ледоотталкивающих материалах
Ледяную погоду обвиняют в многомиллиардных потерях каждый год в Соединенных Штатах, включая задержки и ущерб, связанные с воздушными перевозками, инфраструктурой и производством электроэнергии и средствами передачи. Поиск эффективных, долговечных и экологически устойчивых обледенения материалов было загнаны в упорной настойчивостью, с которой лед прилипает к материалам, на которых она образует.
Исследователи из Университета Хьюстона сообщили о новой теории физики, называемой локализацией напряжений, которую они использовали для настройки и прогнозирования свойств новых материалов . Основываясь на этих прогнозах, исследователи сообщили в Materials Horizons, что они создали прочное силиконовое полимерное покрытие, способное отталкивать лед с любой поверхности.
«Мы разработали новую физическую концепцию и соответствующий материал для льда, который демонстрирует чрезвычайно низкую адгезию к льду при длительной механической, химической и экологической стойкости», — пишут они.
Хади Гасеми, доцент кафедры машиностроения им. Билла Д. Кука и соответствующий автор для работы, сказал, что полученные результаты предлагают способ избежать проб и ошибок при поиске новых материалов в соответствии с движением материаловедения к физический подход.
«Вы задаете свойства, которые хотите, и принцип подскажет вам, какой материал вам нужно синтезировать», — сказал он, отметив, что концепция может также использоваться для прогнозирования материалов с превосходными антибактериальными или другими желаемыми свойствами.
Его соавторы в проекте: Пейман Ираджизад, Абдулла Аль-Баяти, Бахаре Эслами, Таха Шафкват, Масумех Назари, Пархам Джафари, Варун Кашьяп и Али Масуди, все из Департамента машиностроения UH, и Даниэль Арайя, бывший преподаватель UH который сейчас находится в лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса.
Ранее Гасеми сообщал о разработке нескольких новых ледяных материалов, но он сказал, что они, как и другие существующие материалы, не смогли полностью решить проблему прилипания льда к поверхности, а также проблемы механической и экологической стойкости. По его словам, новое понимание локализации стресса позволяет новому материалу избежать этого.
Новый материал использует локализацию упругой энергии, где лед встречается с материалом, вызывая трещины на границе раздела, которые осыпаются со льда. Гасеми сказал, что требуется минимальное усилие, чтобы вызвать трещины; например, поток воздуха над поверхностью самолета действует как триггер.
Материал, который наносится в виде спрея, может использоваться на любой поверхности, и, по словам Гасеми, испытания показали, что он не только механически долговечен и не подвержен воздействию ультрафиолетовых лучей, что важно для самолетов, которые подвергаются постоянному воздействию солнца, но и не меняет летательный аппарат. аэродинамические характеристики. Тестирование показывает, что оно продлится более 10 лет, без необходимости повторного применения, сказал он.
