Масив мідних нанодротів чудово підходить для пасивного видалення льоду – Physics World

Дослідники в Китаї представили пасивне покриття, яке майже на 100% ефективно видаляє лід і іній з поверхонь. Розробка команди включає масив мідних нанодротів, які поєднують чудові фототермічні, теплопровідні та супергідрофобні властивості для досягнення дуже високої ефективності розморожування.

Покриття розроблено Сіян Ян та колеги з Далянського технологічного університету, Міського університету Гонконгу та Політехнічного університету Гонконгу.

Накопичення льоду на холодних поверхнях може створювати проблеми в широкому діапазоні ситуацій, від кріогенного замерзання до крил літака. Незважаючи на те, що для видалення льоду та інею розроблено різноманітні методи, усі вони мають недоліки. «Традиційні рішення для видалення льоду та розморожування в основному ґрунтуються на механічних, термічних і хімічних підходах, усі з яких є або енергоємними, і трудомісткими, або екологічно нешкідливими», — пояснює Ян. «Крім того, деякі з цих активних підходів вимагали прямого контакту з поверхнею матеріалу, створюючи ризики для делікатних покриттів».

Пасивні підходи

Останнім часом у технологіях видалення та розморожування відбувся зсув у бік пасивних підходів, які включають модифікацію поверхонь матеріалів для запобігання утворенню та накопиченню льоду. Це часто включає проектування слизьких, гідрофобних або навіть фазозмінних поверхонь. Це може зменшити силу, необхідну для фізичного видалення льоду та інею, або запобігти прилипанню та замерзанню крапель води.

Одним із особливо багатообіцяючих досягнень стала розробка фототермічних покриттів, які перетворюють сонячне світло на тепло, таким чином розтоплюючи лід і іній навіть у морозні умови. Однак ця технологія була стримана через обмежену теплопровідність існуючих покриттів. Це призводить до нерівномірного нагрівання та сильної взаємодії між поверхнями та краплями води, що призводить до нерівномірного видалення талої води, що обмежує ефективність розморожування.

Тепер Янг і його колеги розробили новий тип поверхні, яка вирішує ці проблеми. Поверхня містить масив мідних нанодротів, зібраних за допомогою простого методу електроосадження. За словами команди, їхня конструкція поєднує чудові фототеплові, теплопровідні та супергідрофобні властивості в одному матеріалі.

Прямий і гідрофобний

Високовпорядкований малюнок нанодротів дуже добре поглинає сонячне світло, а висока теплопровідність міді дозволяє швидко та рівномірно поширювати уловлене тепло по всьому масиву. Серед візерунків нанодротів, створених командою, було розміщення вертикальних нанодротів, розділених мікроканавками приблизно 2–3 мікрона в поперечнику. Ця структура зробила поверхню надзвичайно гідрофобною: дозволяючи талій воді рівномірно стікати.

Кристали льоду зіскакують з поверхонь завдяки новій електростатичній техніці розморожування

«Шляхом змочуваності та фототермічних тестів ми виявили, що більшість збірок нанодротів можна розглядати як супергідрофобні, з коефіцієнтом поглинання сонячного світла понад 95%», — пояснює член команди Цісюнь Лі. «Завдяки високій провідності мідних матеріалів збірки нанодротів забезпечують чудову ефективність видалення льоду та розморожування».

У результаті з поверхні видаляється майже 100% льоду та інею, що, за словами команди, є найвищою ефективністю розморожування, коли-небудь досягнутою на пасивній поверхні.

Наразі розробка команди непридатна для практичного використання. Їхні масиви нанодротів мають обмежену довговічність, уразливі до хімічних пошкоджень, і залишаються складними та дорогими для виробництва у великих масштабах. Проте дослідники сподіваються, що, спираючись на отримані результати, подальші дослідження незабаром приведуть до створення матеріалів із подібною ефективністю розморожування, на крок ближче до комерційного впровадження.

Дослідження описано в Міжнародний журнал екстремального виробництва.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. Автомобільні / електромобілі, вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• ChartPrime. Розвивайте свою торгову гру за допомогою ChartPrime. Доступ тут.
• BlockOffsets. Модернізація екологічної компенсаційної власності. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/array-of-copper-nanowires-excels-at-passive-de-icing/