מערך ננו-חוטי נחושת מצטיין בהסרת הקרח פסיבית - עולם הפיזיקה

ציפוי פסיבי היעיל כמעט ב-100% בהסרת קרח וכפור ממשטחים נחשף על ידי חוקרים בסין. העיצוב של הצוות כולל מערך של ננו-חוטי נחושת המשלבים תכונות פוטותרמיות מצוינות, מוליכות חום וסופר הידרופוביות כדי להשיג יעילות הפשרה גבוהה מאוד.

הציפוי פותח על ידי סיאן יאנג ועמיתים באוניברסיטת דאליאן לטכנולוגיה, אוניברסיטת סיטי של הונג קונג והאוניברסיטה הפוליטכנית של הונג קונג.

הצטברות קרח על משטחים קרים עלולה להוות בעיות במגוון רחב של מצבים מהקפאה קריוגנית ועד לכנפי מטוסים. בעוד שפותחו מגוון טכניקות להסרת קרח וכפור, לכולן יש חסרונות. "פתרונות הפשרת הקרח והפשרה מסורתיים מסתמכים בעיקר על גישות מכניות, תרמיות וכימיות, שכולן הן עתירות אנרגיה, עתירות עבודה או לא ידידותיות לסביבה", מסביר יאנג. "בנוסף, חלק מהגישות האקטיביות הללו דרשו מגע ישיר עם פני החומר, מה שהיה מהווה סיכונים לציפויים עדינים."

גישות פסיביות

לאחרונה, טכנולוגיית הסרת הקרח וההפשרה ראתה שינוי לכיוון גישות פסיביות, הכוללות שינוי משטחי חומר כדי למנוע היווצרות והצטברות של קרח. זה כרוך לעתים קרובות בתכנון משטחים חלקלקים, הידרופוביים או אפילו משנים שלב. אלה יכולים להפחית את הכוח הנדרש להסרת קרח וכפור פיזית, או למנוע מטיפות מים להיצמד ולקפוא מלכתחילה.

התקדמות מבטיחה במיוחד הייתה פיתוח ציפויים פוטותרמיים הממירים את אור השמש לחום - ובכך ממיסים קרח וכפור, אפילו בתנאי קפואים. עם זאת, טכנולוגיה זו נבלמה על ידי המוליכות התרמית המוגבלת של ציפויים קיימים. זה גורם לחימום לא אחיד ולאינטראקציות חזקות בין משטחים וטיפות מים המובילים לשיעורים לא אחידים של הסרת מי נמס - כאשר שניהם מגבילים את ביצועי ההפשרה.

כעת, יאנג ועמיתיו תכננו סוג חדש של משטח הנותן מענה לאתגרים הללו. המשטח כולל מערך של ננו-חוטי נחושת המורכבים באמצעות שיטת פיזור אלקטרודה פשוטה. לדברי הצוות, העיצוב שלהם משלב תכונות פוטותרמיות מצוינות, מוליכות חום וסופר הידרופוביות בחומר אחד.

זקוף והידרופובי

התבנית המסודרת ביותר של ננו-חוטים טובה מאוד בקליטת אור השמש - והמוליכות התרמית הגבוהה של הנחושת מאפשרת לחום הנלכד להתפשט במהירות ובאופן שווה בכל המערך. בין דפוסי הננו-חוטים שהצוות יצר היה סידור של ננו-חוטים זקופים, מופרדים על ידי מיקרו-חריצים בקוטר של כ-2-3 מיקרון. מבנה זה הפך את פני השטח להידרופוביים ביותר: מאפשר למי נמס להתנקז באופן שווה.

גבישי קרח קופצים ממשטחים בטכניקת הסרת הקרח אלקטרוסטטית חדשה

"באמצעות בדיקות הרטבה ופוטותרמיות, מצאנו שניתן להתייחס לרוב מכלולי הננו-חוטים כעל הידרופוביים, עם קצב ספיגת אור שמש גדול מ-95%", מסביר חבר הצוות Qixun Li. "בגלל המוליכות הגבוהה של חומרי נחושת, מכלולי ננו-תיל מאפשרים ביצועי הפשרת הקרח והפשרה מצוינים".

התוצאה היא שקרוב ל-100% מהקרח והכפור מוסרים מהמשטח, שלדברי הצוות היא יעילות ההפשרה הגבוהה ביותר שהושגה אי פעם על משטח פסיבי.

לעת עתה, העיצוב של הצוות אינו מתאים לשימוש מעשי. למערכי הננו-חוטים שלהם יש עמידות מוגבלת, פגיעים לנזקים כימיים, ונותרים קשים ויקרים לייצור בהיקפים גדולים יותר. עם זאת, החוקרים מקווים כי בהתבסס על תוצאותיהם, מחקר נוסף יוכל להוביל בקרוב לחומרים בעלי ביצועי הפשרה דומים, צעד קרוב יותר להפצה מסחרית.

המחקר מתואר ב- כתב העת הבינלאומי לייצור אקסטרים.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. רכב / רכבים חשמליים, פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• ChartPrime. הרם את משחק המסחר שלך עם ChartPrime. גישה כאן.
• BlockOffsets. מודרניזציה של בעלות על קיזוז סביבתי. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/array-of-copper-nanowires-excels-at-passive-de-icing/