A réz nanovezetékek sora kiváló a passzív jégmentesítésben – Fizika világa

Egy passzív bevonatot mutattak be Kínában kutatók, amely csaknem 100%-ban hatékonyan távolítja el a jég és a fagy a felületekről. A csapat kialakítása egy sor réz nanoszálat tartalmaz, amelyek kiváló fototermikus, hővezető és szuperhidrofób tulajdonságokat ötvöznek a nagyon magas leolvasztási hatékonyság elérése érdekében.

A bevonatot fejlesztette ki Siyan Yang és munkatársai a Dalian Műszaki Egyetemen, a Hongkongi Városi Egyetemen és a Hong Kong Polytechnic University-n.

A jég felhalmozódása a hideg felületeken a kriogén fagyástól a repülőgépszárnyakig sokféle helyzetben okozhat problémákat. Bár számos technikát fejlesztettek ki a jég és a fagy eltávolítására, mindegyiknek vannak hiányosságai. „A hagyományos jégmentesítési és jégmentesítési megoldások főként mechanikai, termikus és kémiai megközelítéseken alapulnak, amelyek mindegyike vagy energia-, munkaigényes vagy környezetbarát” – magyarázza Yang. "Emellett néhány ilyen aktív megközelítés közvetlen érintkezést igényelt az anyag felületével, ami kockázatot jelentett a kényes bevonatok számára."

Passzív megközelítések

A közelmúltban a jégmentesítési és jégmentesítési technológiában a passzív megközelítések felé mozdultak el, amelyek magukban foglalják az anyagfelületek módosítását, hogy megakadályozzák a jég kialakulását és felhalmozódását. Ez gyakran csúszós, hidrofób vagy akár fázisváltó felületek tervezésével jár. Ezek csökkenthetik a jég és a fagy fizikai eltávolításához szükséges erőt, vagy megakadályozhatják a vízcseppek megtapadását és megfagyását.

Az egyik különösen ígéretes előrelépés a fototermikus bevonatok kifejlesztése volt, amelyek a napfényt hővé alakítják – ezáltal megolvasztják a jeget és a fagyot, még fagyos körülmények között is. Ezt a technológiát azonban hátráltatta a meglévő bevonatok korlátozott hővezető képessége. Ez egyenetlen felmelegedést, valamint a felületek és a vízcseppek közötti erős kölcsönhatást eredményez, ami az olvadékvíz egyenetlen eltávolítási sebességéhez vezet – mindkettő korlátozza a leolvasztási teljesítményt.

Most Yang és munkatársai egy új típusú felületet terveztek, amely megfelel ezeknek a kihívásoknak. A felület egy sor réz nanohuzalt tartalmaz, amelyeket egyszerű elektrokémiai leválasztási módszerrel szerelnek össze. A csapat szerint kialakításuk kiváló fototermikus, hővezető és szuperhidrofób tulajdonságokat egyesít egyetlen anyagban.

Álló és hidrofób

A nanohuzalok rendkívül rendezett mintázata nagyon jól elnyeli a napfényt – a réz magas hővezető képessége pedig lehetővé teszi, hogy a felfogott hő gyorsan és egyenletesen elterjedjen a teljes tömbben. A csapat által létrehozott nanohuzalmintázatok között volt egy függőleges nanohuzalok elrendezése, amelyeket körülbelül 2-3 mikron átmérőjű mikrobarázdák választanak el egymástól. Ez a szerkezet rendkívül hidrofóbbá tette a felületet: lehetővé tette az olvadékvíz egyenletes lefolyását.

Jégkristályok ugrálnak le a felületekről az új elektrosztatikus jégmentesítési technikában

„A nedvesíthetőség és a fototermikus tesztek során azt találtuk, hogy a legtöbb nanohuzalszerelvény szuperhidrofóbként kezelhető, és a napfény elnyelési aránya meghaladja a 95%-ot” – magyarázza Qixun Li, a csapat tagja. "A rézanyagok nagy vezetőképessége miatt a nanoszálas szerelvények kiváló jégtelenítési és leolvasztási teljesítményt tesznek lehetővé."

Az eredmény az, hogy a jég és a dér közel 100%-a eltávolítható a felszínről, ami a csapat szerint a passzív felületen valaha elért legmagasabb leolvasztási hatékonyság.

A csapat kialakítása egyelőre nem alkalmas a gyakorlati használatra. A nanoszálas tömbök tartóssága korlátozott, érzékenyek a vegyi károsodásokra, és továbbra is nehéz és költséges előállításuk nagyobb méretekben. A kutatók azonban remélik, hogy eredményeikre építve a további kutatások hamarosan hasonló leolvasztási teljesítményű anyagokhoz vezethetnek, amelyek egy lépéssel közelebb kerülhetnek a kereskedelmi forgalomba hozatalhoz.

A kutatást a International Journal of Extreme Manufacturing.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Autóipar / elektromos járművek, Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• ChartPrime. Emelje fel kereskedési játékát a ChartPrime segítségével. Hozzáférés itt.
• BlockOffsets. A környezetvédelmi ellentételezési tulajdon korszerűsítése. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/array-of-copper-nanowires-excels-at-passive-de-icing/