Kui vesi külmub metallpindadel, on see probleem. Lennundustööstus kulutab miljoneid dollareid ja loendamatuid tunde lennukite tiibadele pihustatavat vedelikku pihustades, kui nad istuvad talvisel rajal ootamas, samal ajal kui me isiklikult õpime jää põhjustatud hädadest ajast, mil veedame selle oma sügavkülmikutest hakkimisel.
Harvardi teadlaste meeskond on võtnud jää ja metalli eemaldamiseks metallist teistsuguse lähenemisviisi: nad on välja töötanud spetsiaalse katte, mis hoiab ära veepiiskade kleepumise ja muutumise jääks.
Tänu uuele pinnakattele, mille nimi on SLIPS, võib lennukide jäätõrje olla minevik. Foto autor: wikimedia commons Mulag
Nagu on kirjas ACS Nanos esmaspäeval avaldatud artiklis, on töörühm professor Joanna Aizenbergi juhtimisel loonud viisi metalli katteks, mida kaetakse nn libedate, vedelikuga infundeeritud poorsete pindadega. Kate - tähistatud akronüümiga SLIPS —Liigutab veetilgad ja jää lihtsalt gravitatsiooni jõul. Grupp testis SLIPS-iga kaetud alumiiniumist jahutusribaid temperatuuril -10 kraadi ja 60-protsendilise õhuniiskuse juures ning tehnoloogia edestas märkimisväärselt tüüpilisi „külmavabasid” jahutussüsteeme, pidades silmas külma tekkimist aja jooksul.
Tavalised alumiiniumist jahutusribid (ülemine rida) edestasid uuringus selgelt SLIPS-iga kaetud alumist rida (alumine rida). Foto viisakalt Harvardi ülikool
Kuidas SLIPS töötab? Külm võib kleepuda metallitüki külge ainult molekulaarsel tasemel esinevate mikroskoopiliste puuduste ja defektide tõttu, andes veetilkadele külmudes midagi kinni. Teadlased ja insenerid on juba pikka aega püüdnud välja mõelda, kuidas luua absoluutselt siledaid metalle, mis takistaks seda juhtumast, kuid suuremahulised tootmisprotsessid muudavad selle tegelikult võimatuks.
Aizenbergi meeskond reageeris sellele kaheastmelise protsessi abil - mida saab kasutada juba toodetud metallide jaoks -, mis annab elementidele täiesti sileda pinna, põhjustades jää- ja veepiiskade libisemise maha enne, kui neil on võimalus kinnituda. Esiteks kaetakse metall töötlemata, poorse tahke materjaliga. Seejärel kantakse vedel määrdeaine, mis kleepub tahke nanomaterjali pooridesse, luues välispinna, mis on molekulaarsel tasemel täiesti tasane, nii et ainuüksi gravitatsioon võib takistada jää teket.
Selle tulemusel saab SLIPS-i rakendada mis tahes kuju ja suurusega metallidele, isegi suures mahus, ja see lahendab igasuguseid jäätumise ja külmaga seotud probleeme. Kõigil vertikaalsetel pindadel ei moodustu jääkiht ja isegi horisontaaltasapinnal lendab moodustunud jää kerge muljega, kuna puuduvad puudused, millega see seostuda. Lennuki tiibu, piirdeid, treppe, jahutusseadmeid, katuseid, silte ja muid esemeid saab pinnakatte abil hõlpsasti jää ja külma eest hoida.
Meeskond kavandab uue tehnoloogia tulemusel ka märkimisväärset energiasäästu. Praegused jää eemaldamise meetodid nõuavad spetsiaalsete kemikaalide ja seadmete vedu, samas kui SLIPS-iga töödeldud materjalid lasevad jääd kergelt raputades või isegi tuuleiilides. Aine on ka mittetoksiline, korrosioonivastane ja toimib keskkonnas, kus on äärmiselt külm ja kõrge õhuniiskus.
Nagu kattega kate, mis võimaldab ketšupit ja hõlpsalt pudelist välja libiseda, on see ka tipptasemel tehnoloogia, mida nägime hõlpsalt oma igapäevaellu sisenemas. Metallist treppide soolamise või ootamise asemel, kui maapealsed meeskonnad reisijaid lennukid meelitavad, võiksime kõigepealt valmistada jääle vastupidavaid konstruktsioone ja sõidukeid. Suvehittidena ei pruugi jää olla teie jaoks suurim mure, kuid talve löömise ajal on hea meel, et see teadlaste meeskond on kõvasti tööd teinud.
