Niz bakrenih nanožic je odličen pri pasivnem odmrzovanju – Physics World

Pasivni premaz, ki je skoraj 100-odstotno učinkovit pri odstranjevanju ledu in zmrzali s površin, so razkrili raziskovalci na Kitajskem. Zasnova ekipe vključuje niz bakrenih nanožic, ki združujejo odlične fototermalne, toplotno prevodne in superhidrofobne lastnosti za doseganje zelo visoke učinkovitosti odmrzovanja.

Prevleko je razvil Siyan Yang in sodelavci na Dalian University of Technology, City University of Hong Kong in The Hong Kong Polytechnic University.

Nabiranje ledu na hladnih površinah lahko predstavlja težave v številnih situacijah, od kriogenega zmrzovanja do kril letala. Čeprav so bile razvite različne tehnike za odstranjevanje ledu in zmrzali, imajo vse pomanjkljivosti. »Tradicionalne rešitve za odmrzovanje in odtaljevanje se v glavnem zanašajo na mehanske, toplotne in kemične pristope, ki so vsi energetsko intenzivni, delovno intenzivni ali okolju neprijazni,« pojasnjuje Yang. "Poleg tega so nekateri od teh aktivnih pristopov zahtevali neposreden stik s površino materiala, kar je predstavljalo tveganje za občutljive premaze."

Pasivni pristopi

Pred kratkim se je tehnologija odmrzovanja in odtaljevanja preusmerila k pasivnim pristopom, ki vključujejo spreminjanje površin materiala, da se prepreči nastajanje in kopičenje ledu. To pogosto vključuje oblikovanje spolzkih, hidrofobnih ali celo fazno spreminjajočih se površin. Ti lahko zmanjšajo silo, potrebno za fizično odstranjevanje ledu in zmrzali, ali preprečijo, da bi se kapljice vode oprijele in zmrznile.

Posebej obetaven napredek je bil razvoj fototermičnih premazov, ki pretvarjajo sončno svetlobo v toploto – s čimer talijo led in zmrzal, tudi v ledenih razmerah. Vendar pa je to tehnologijo zavirala omejena toplotna prevodnost obstoječih premazov. Posledica tega je neenakomerno segrevanje in močne interakcije med površinami in vodnimi kapljicami, kar vodi do neenakomerne stopnje odstranjevanja staljene vode – pri čemer oboje omejuje učinkovitost odtaljevanja.

Yang in sodelavci so zdaj oblikovali novo vrsto površine, ki obravnava te izzive. Na površini je niz bakrenih nanožic, ki so sestavljene s preprosto metodo elektrodepozicije. Po mnenju ekipe njihova zasnova združuje odlične fototermalne, toplotno prevodne in superhidrofobne lastnosti v enem samem materialu.

Pokončna in hidrofobna

Visoko urejen vzorec nanožic zelo dobro absorbira sončno svetlobo – visoka toplotna prevodnost bakra pa omogoča, da se zajeta toplota hitro in enakomerno razširi po celotnem nizu. Med vzorci nanožic, ki jih je ekipa ustvarila, je bila razporeditev pokončnih nanožic, ločenih z mikrožlebovi približno 2–3 mikronov. Ta struktura je naredila površino izjemno hidrofobno: talina je omogočala enakomerno odtekanje.

Ledeni kristali skačejo s površin v novi tehniki elektrostatičnega odmrzovanja

»S testi omočljivosti in fototermičnimi testi smo ugotovili, da je večino sklopov nanožic mogoče obravnavati kot superhidrofobne, s stopnjo absorpcije sončne svetlobe, večjo od 95 %,« pojasnjuje član ekipe Qixun Li. "Zaradi visoke prevodnosti bakrenih materialov sklopi nanožic omogočajo odlično delovanje odmrzovanja in odtaljevanja."

Rezultat je, da se s površine odstrani skoraj 100 % ledu in zmrzali, kar je po mnenju ekipe najvišja učinkovitost odtaljevanja, ki je bila kadarkoli dosežena na pasivni površini.

Za zdaj zasnova ekipe ni primerna za praktično uporabo. Njihovi nizi nanožic imajo omejeno vzdržljivost, so občutljivi na kemične poškodbe in jih je še vedno težko in drago proizvajati v večjem obsegu. Vendar pa raziskovalci upajo, da bi nadaljnje raziskave z nadgrajevanjem njihovih rezultatov kmalu pripeljale do materialov s podobno zmogljivostjo odmrzovanja, korak bližje komercialni uvedbi.

Raziskava je opisana v International Journal of Extreme Manufacturing.

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Avtomobili/EV, Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
• ChartPrime. Izboljšajte svojo igro trgovanja s ChartPrime. Dostopite tukaj.
• BlockOffsets. Posodobitev okoljskega offset lastništva. Dostopite tukaj.
• vir: https://physicsworld.com/a/array-of-copper-nanowires-excels-at-passive-de-icing/