Высвобождение этанола на границах между льдом и твердым телом спасает от обледенения в течение почти двух лет
Москва, 12:07, 26 Июл 2019, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.
Межфазные слои этанола обеспечивают длительную и очень низкую адгезию льда при температурах до -60 ° C.
Выше изображение, показывающее тонкий смазывающий слой этанола для снижения адгезионной прочности льда.
Ученые Норвежского университета науки и технологий создали полимеры, высвобождающие этанол (показаны зеленым цветом), которые становятся ледяными при температуре -60 ° C.
Ученые создали полимерную систему, которая медленно высвобождает этанол для создания незамерзающего смазочного слоя на границах раздела между льдом и материалом. Система может работать в течение 593 дней при экстремально низких температурах без необходимости пополнения этанола.
Нежелательное образование льда – обычная проблема. Дороги, электрические кабели и ветряные турбины — это всего лишь несколько примеров, когда лед может создавать неудобства или серьезно влиять на безопасность. Однако традиционные методы противообледенительной обработки требуют высокой энергоемкости, и даже новые способы противообледенительной обработки, использующие слои жидкости, пытающейся заменить смазку. Другие системы включают в себя поверхности, генерирующие воду, но они не могут функционировать при очень низких температурах из-за высокой температуры замерзания воды.
В этом исследовании использование более низкой точки замерзания этанола (–114,1 ° C) позволяет поверхностям сохранять морозостойкость даже при чрезвычайно низких температурах.
«Большинство современных ледяных материалов не предназначены для экстремально низких температур», — говорит Чжилян Чжан из Норвежского научно-технического университета, который руководил исследованием.
Он рассматривает поверхности, поддерживающие деятельность человека в Северном Ледовитом океане и Антарктиде. Тем не менее, долговечность является самым большим достижением этой системы, поскольку долговечность является серьезным препятствием.
«Удивительно, что даже через 590 дней этанол все еще может высвобождаться», — комментирует Дорис Воллмер, которая исследует поведение смачивания структурированных поверхностей в Институте исследований полимеров Макса Планка, Германия.
Исследователи выбрали кремниевый полимер в качестве основного материала покрытия, поскольку этанол диффундирует в полимерных матрицах. При отверждении кремниевой матрицы — этанольная эмульсия задерживает в структуре этанол. Если на покрытии образуется лед, этанол диффундирует из матрицы. Лед поглощает этанол, который понижает его температуру замерзания, растапливая лед на границе раздела. В результате образуется жидкий межфазный слой. Этот межфазный слой уменьшает адгезию льда к поверхности покрытия.
«Для успеха этих генераторов жидких слоев необходимо адаптировать скорость высвобождения этанола», — говорит Чжан. «Медленно выделяющийся этанол дает контролируемый, возобновляемый жидкий межфазный слой».
«Обычно люди обычно избегают поверхностей типа жидкой смазки, потому что они теряют свои свойства, так что это интересный способ использования слоя жидкости и сохранения долговечности. В таком случае это перспективное направление», — говорит Кевин Головин, эксперт по поверхностным наукам из Университета Британской Колумбии, Канада.
Чжан считает, что на генераторах жидкого слоя еще предстоит много оптимизации. В принципе, их можно наносить на любую открытую поверхность.
