Ha a víz lefagy a fémfelületeken, ez probléma. A repülési ipar több millió dollárt költ és számtalan órát permetezi a jégtelenítő folyadékot a repülőgépek szárnyaira, miközben ülnek a téli kifutópályákon, miközben személyesen megismerjük a jég okozta problémákat attól az időponttól kezdve, amikor a fagyasztóinkból forgácsoljuk.
A harvardi kutatók egy másik megközelítést alkalmaztak a jég és a fagy fémből való eltávolítására: Egy speciális bevonatot fejlesztettek ki, amely megakadályozza a vízcseppek betapadását és jéggé alakulását.
A jégmentesítő síkok a múlté lehet, a SLIPS nevű új bevonatnak köszönhetően. Fotó: wikimedia commons Mulag felhasználó
Amint azt egy hétfőn az ACS Nano-ban megjelent cikkben ismertetik, a csoport Joanna Aizenberg professzor vezetésével létrehozta a módját olyan fémek előállítására, amelyeket „csúszós, folyadékkal infuzált porózus felületeknek” hívnak. A bevonatot - a SLIPS rövidítéssel jelölik. —A vízcseppek és a jég egyszerűen a gravitáció hatására visszaszorítja. A csoport tesztelte a SLIPS-fel bevont alumínium hűtőbordákat -10 Celsius fokon és 60% páratartalom mellett, és a technológia jelentősen meghaladta a tipikus „fagymentes” hűtési rendszereket abban, hogy megakadályozzák a fagyok kialakulását az idő múlásával.
A hagyományos alumínium hűtőbordák (felső sor) egyértelműen felülmúltak a SLIPS-lel bevont (alsó sor) vizsgálatokban. Fotó jóvoltából a Harvard University
Hogyan működik a SLIPS? A fagy csak a darab fémhez tapadhat mikroszkopikus hiányosságok és hibák miatt, amelyek molekuláris szinten vannak, és így a vízcseppek megtapadhatnak valamiben, amikor fagynak. A tudósok és a mérnökök már régóta megpróbálták kitalálni, hogyan lehet olyan sima fémeket előállítani, amelyek megakadályozzák ennek megvalósulását, ám a nagyszabású gyártási folyamatok ezt valójában lehetetlenné teszik.
Aizenberg csapata úgy válaszolt, hogy egy kétlépcsős eljárást hozott létre - amelyet már gyártott fémekre is alkalmazhatunk -, amely az elemeknek teljesen sima felületet képvisel, és ezáltal jég- és vízcseppek elcsúsznak, mielőtt megtapadnák őket. Először a fém durva, porózus szilárd anyaggal van bevonva. Ezután folyékony kenőanyagot alkalmazunk, amely tapad a pórusokhoz a szilárd nanomatermékben, és olyan külső felületet hoz létre, amely a molekuláris szinten tökéletesen sima, így a gravitáció önmagában megakadályozhatja a jég képződését.
Ennek eredményeként a SLIPS bármilyen alakú és méretű fémekre alkalmazható, akár nagy méretekben is, és megoldja a jegesedéssel és fagyokkal kapcsolatos mindenféle problémát. Függőleges felületeken a jéglemezek nem képesek először képződni, sőt akár a vízszintes síkokon is minden jég, amelyik formálódik, kissé megdörzsölve repül, mivel nincsenek olyan hiányosságok, amelyekhez kötődik. A repülőgép szárnyai, korlátai, lépcsők, hűtőberendezések, tetők, táblák és egyéb tárgyak a bevonat segítségével könnyen megóvhatók jégtől és fagytól.
A csapat jelentős energiamegtakarítást tervez az új technológia eredményeként. A jelenlegi jégtisztítási módszerek megkövetelik speciális vegyi anyagok és felszerelések szállítását, míg a SLIPS-sel kezelt anyagok könnyedén lerakják a jeget kis keveréssel, vagy akár szélszéltel. Az anyag nem mérgező, korróziógátló, szélsőséges hideg és magas páratartalom mellett működik.
Mint a bevonattal ellátott bevonat, amely lehetővé teszi a ketchupot, és könnyen kicsúszhat a palackból, ez egy olyan csúcstechnológia, amelyet könnyen láthattunk a mindennapi életünkben. Ahelyett, hogy fémlépcsőket sóznánk vagy várakoznánk, amíg a földi személyzet utasszállító repülőgépeket harap, előállíthatnánk a jégnek ellenálló szerkezeteket és járműveket. A nyári slágerként talán a jég nem a legnagyobb aggodalomra ad okot, de amikor a tél eltalálja, örülni fogsz annak, hogy ez a tudósok csapata keményen dolgozott.
