Rangkaian kawat nano tembaga unggul dalam penghilangan lapisan es pasif – Dunia Fisika

Lapisan pasif yang hampir 100% efektif menghilangkan es dan embun beku dari permukaan telah diungkapkan oleh para peneliti di Tiongkok. Desain tim ini menampilkan serangkaian kawat nano tembaga yang menggabungkan sifat fototermal, penghantar panas, dan superhidrofobik yang sangat baik untuk mencapai efisiensi pencairan es yang sangat tinggi.

Lapisan ini dikembangkan oleh Siyan Yang dan rekan-rekannya di Universitas Teknologi Dalian, Universitas Kota Hong Kong, dan Universitas Politeknik Hong Kong.

Penumpukan es di permukaan dingin dapat menimbulkan masalah dalam berbagai situasi mulai dari pembekuan kriogenik hingga sayap pesawat terbang. Meskipun berbagai teknik telah dikembangkan untuk menghilangkan es dan embun beku, semuanya memiliki kekurangan. “Solusi pencairan dan pencairan bunga es secara tradisional sebagian besar bergantung pada pendekatan mekanis, termal, dan kimia, yang semuanya memerlukan banyak energi, padat karya, atau tidak ramah lingkungan,” jelas Yang. “Selain itu, beberapa pendekatan aktif ini memerlukan kontak langsung dengan permukaan material, sehingga menimbulkan risiko terhadap lapisan yang halus.”

Pendekatan pasif

Baru-baru ini, teknologi pencairan es dan pencairan es telah mengalami pergeseran ke arah pendekatan pasif, yang melibatkan modifikasi permukaan material untuk mencegah pembentukan dan penumpukan es. Hal ini sering kali melibatkan perancangan permukaan yang licin, hidrofobik, atau bahkan berubah fase. Hal ini dapat mengurangi tenaga yang dibutuhkan untuk menghilangkan es dan embun beku secara fisik, atau mencegah tetesan air menempel dan membeku.

Salah satu kemajuan yang sangat menjanjikan adalah pengembangan lapisan fototermal yang mengubah sinar matahari menjadi panas – sehingga mencairkan es dan embun beku, bahkan dalam kondisi beku. Namun, teknologi ini terkendala oleh terbatasnya konduktivitas termal lapisan yang ada. Hal ini mengakibatkan pemanasan yang tidak merata, dan interaksi yang kuat antara permukaan dan tetesan air yang menyebabkan tingkat pembuangan air lelehan yang tidak merata – yang keduanya membatasi kinerja pencairan bunga es.

Kini, Yang dan rekannya telah merancang jenis permukaan baru untuk mengatasi tantangan ini. Permukaannya menampilkan serangkaian kawat nano tembaga yang dirakit menggunakan metode elektrodeposisi sederhana. Menurut tim, desain mereka menggabungkan sifat fototermal, penghantar panas, dan superhidrofobik yang sangat baik dalam satu bahan.

Tegak dan hidrofobik

Pola kawat nano yang sangat teratur sangat baik dalam menyerap sinar matahari – dan konduktivitas termal tembaga yang tinggi memungkinkan panas yang ditangkap menyebar dengan cepat dan merata ke seluruh rangkaian. Di antara pola kawat nano yang dibuat tim adalah susunan kawat nano tegak, dipisahkan oleh alur mikro dengan lebar sekitar 2–3 mikron. Struktur ini membuat permukaannya sangat hidrofobik: memungkinkan air lelehan mengalir secara merata.

Kristal es melompat dari permukaan dengan teknik penghilangan lapisan es elektrostatik baru

“Melalui uji keterbasahan dan fototermal, kami menemukan bahwa sebagian besar rakitan kawat nano dapat dianggap superhidrofobik, dengan tingkat penyerapan sinar matahari lebih dari 95%,” jelas anggota tim Qixun Li. “Karena bahan tembaga memiliki konduktivitas yang tinggi, rakitan kawat nano memungkinkan kinerja penghilangan lapisan es dan pencairan bunga es yang sangat baik.”

Hasilnya adalah hampir 100% es dan embun beku hilang dari permukaan, yang menurut tim merupakan efisiensi pencairan es tertinggi yang pernah dicapai pada permukaan pasif.

Untuk saat ini, desain tim belum sesuai untuk penggunaan praktis. Rangkaian kawat nano mereka memiliki daya tahan yang terbatas, rentan terhadap kerusakan kimia, dan tetap sulit serta mahal untuk diproduksi dalam skala yang lebih besar. Namun, para peneliti berharap bahwa dengan mengembangkan hasil mereka, penelitian lebih lanjut dapat segera menghasilkan bahan dengan kinerja pencairan bunga es yang serupa dan selangkah lebih dekat untuk diluncurkan secara komersial.

Penelitian tersebut dijelaskan dalam Jurnal Internasional Manufaktur Ekstrim.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Otomotif / EV, Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• ChartPrime. Tingkatkan Game Trading Anda dengan ChartPrime. Akses Di Sini.
• BlockOffset. Modernisasi Kepemilikan Offset Lingkungan. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/array-of-copper-nanowires-excels-at-passive-de-icing/