Gama de nanofire de cupru excelează la dezghețarea pasivă – Physics World

O acoperire pasivă care este aproape 100% eficientă în îndepărtarea gheții și a înghețului de pe suprafețe a fost dezvăluită de cercetătorii din China. Designul echipei prezintă o serie de nanofire de cupru care combină proprietăți excelente fototermale, conductoare de căldură și superhidrofobe pentru a obține o eficiență foarte mare de dezghețare.

Acoperirea a fost dezvoltată de Siyan Yang și colegii de la Universitatea de Tehnologie Dalian, Universitatea City din Hong Kong și Universitatea Politehnică din Hong Kong.

Acumularea de gheață pe suprafețele reci poate pune probleme într-o gamă largă de situații, de la înghețarea criogenică la aripile aeronavei. Deși au fost dezvoltate o varietate de tehnici pentru a îndepărta gheața și înghețul, toate au deficiențe. „Soluțiile tradiționale de dezghețare și dezghețare se bazează în principal pe abordări mecanice, termice și chimice, toate fiind fie consumatoare de energie, fie forță de muncă, fie neprietenoase mediului”, explică Yang. „În plus, unele dintre aceste abordări active au necesitat contact direct cu suprafața materialului, prezentând riscuri pentru acoperirile delicate.”

Abordări pasive

Mai recent, tehnologia de dezghețare și dezghețare a înregistrat o schimbare către abordări pasive, care implică modificarea suprafețelor materialelor pentru a preveni formarea și acumularea gheții. Acest lucru implică adesea proiectarea de suprafețe alunecoase, hidrofobe sau chiar cu schimbare de fază. Acestea pot reduce forța necesară pentru a îndepărta fizic gheața și înghețul sau pot împiedica în primul rând lipirea și înghețarea picăturilor de apă.

Un progres deosebit de promițător a fost dezvoltarea de acoperiri fototermale care transformă lumina soarelui în căldură – topind astfel gheața și înghețul, chiar și în condiții de îngheț. Cu toate acestea, această tehnologie a fost împiedicată de conductivitatea termică limitată a acoperirilor existente. Acest lucru are ca rezultat o încălzire neuniformă și interacțiuni puternice între suprafețe și picăturile de apă care conduc la rate inegale de eliminare a apei de topire – ambele limitând performanța de dezghețare.

Acum, Yang și colegii săi au proiectat un nou tip de suprafață care abordează aceste provocări. Suprafața prezintă o serie de nanofire de cupru care sunt asamblate folosind o metodă simplă de electrodepunere. Potrivit echipei, designul lor combină proprietăți excelente fototermale, conductoare de căldură și superhidrofobe într-un singur material.

Verticală și hidrofobă

Modelul foarte ordonat al nanofirelor este foarte bun la absorbția luminii solare – iar conductivitatea termică ridicată a cuprului permite căldurii captate să se răspândească rapid și uniform în întreaga matrice. Printre modelele de nanofire pe care le-a creat echipa a fost un aranjament de nanofire verticale, separate prin microcaneluri de aproximativ 2-3 microni. Această structură a făcut suprafața extrem de hidrofobă: permițând apei de topire să se scurgă uniform.

Cristalele de gheață sar de pe suprafețe în noua tehnică de dezghețare electrostatică

„Prin teste de umectabilitate și fototermice, am descoperit că majoritatea ansamblurilor de nanofire pot fi tratate ca superhidrofobe, cu o rată de absorbție a luminii solare mai mare de 95%”, explică membrul echipei Qixun Li. „Datorită conductivității ridicate a materialelor de cupru, ansamblurile de nanofire permit performanțe excelente de degivrare și dezghețare.”

Rezultatul este că aproape 100% din gheață și îngheț sunt îndepărtate de pe suprafață, ceea ce echipa spune că este cea mai mare eficiență de dezghețare atinsă vreodată pe o suprafață pasivă.

Deocamdată, designul echipei nu este potrivit pentru utilizare practică. Rețelele lor de nanofire au o durabilitate limitată, sunt vulnerabile la daune chimice și rămân dificil și costisitoare de produs la scară mai mare. Cu toate acestea, cercetătorii speră că, bazându-se pe rezultatele lor, cercetările suplimentare ar putea duce în curând la materiale cu o performanță similară la dezghețare, cu un pas mai aproape de lansarea comercială.

Cercetarea este descrisă în Jurnalul Internațional de Extreme Manufacturing.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. Automobile/VE-uri, carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• ChartPrime. Crește-ți jocul de tranzacționare cu ChartPrime. Accesați Aici.
• BlockOffsets. Modernizarea proprietății de compensare a mediului. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/array-of-copper-nanowires-excels-at-passive-de-icing/