水が金属表面で凍結すると、問題になります。 航空機業界は、冬の滑走路で待機している飛行機の翼に除氷液を噴霧して数百万ドルと数え切れないほどの時間を費やしていますが、私たちは冷凍庫から氷を削るのに費やした時間から氷によって引き起こされるトラブルについて個人的に学びます。
ハーバード大学の研究者チームは、金属から氷と霜を取り除くために別のアプローチを取りました。彼らは、水滴が付着して氷に変わるのを防ぐ特別なコーティングを開発しました。
SLIPSと呼ばれる新しいコーティングのおかげで、除氷面は過去のものになるかもしれません。 ウィキメディアコモンズユーザーMulagによる写真
ACS Nanoで月曜日に発表された論文で詳述されているように、Joanna Aizenberg教授が率いるグループは、「滑りやすい、液体が浸透した多孔質表面」と呼ばれるものでコーティングされた金属を生成する方法を作成しました。SLIPSという頭字語で示されるコーティング-単に重力によって水滴と氷をはじきます。 このグループは、-10℃、湿度60％でSLIPSでコーティングされたアルミニウム製の冷却フィンをテストしました。この技術は、霜が時間の経過とともに形成されるのを防ぐという点で、典型的な「霜なし」冷却システムを大幅に上回りました。
従来のアルミニウム製冷凍フィン（上段）は、この研究でSLIPS（下段）でコーティングされたものより明らかに優れていました。 写真提供：ハーバード大学
SLIPSはどのように機能しますか？ 霜は、分子レベルで存在する微視的な欠陥と欠陥のために金属片にのみ付着し、水滴が凍結すると付着するものを与えます。 科学者とエンジニアは、これを防ぐ絶対に滑らかな金属を作成する方法を長い間考え出してきましたが、大規模な製造プロセスではこれを事実上不可能にします。
アイゼンバーグのチームは、すでに製造された金属に適用できる2段階のプロセスを作成することで対応しました。このプロセスは、要素の表面を完全に滑らかにし、付着する前に氷と水滴を滑り落ちます。 最初に、金属を粗い多孔性固体材料でコーティングします。 次に、固体ナノ材料の細孔にくっつく液体潤滑剤を塗布し、分子レベルで完全に平らな外面を作成します。そのため、重力だけで氷の形成を防ぐことができます。
その結果、SLIPSは大規模であってもあらゆる形状およびサイズの金属に適用でき、着氷や霜に関連するあらゆる種類の問題を解決します。 垂直面では、最初に氷床が形成されず、水平面でも、結合する欠陥がないため、形成された氷はわずかにわずかに動きます。 コーティングを使用すると、飛行機の翼、手すり、階段、冷凍装置、屋根、標識などの物体を簡単に氷や霜から守ることができます。
チームはまた、新技術の結果として大幅なエネルギー節約を計画しています。 現在の氷の除去方法では、特殊な化学物質と機器の輸送が必要ですが、SLIPS処理された材料は、わずかな攪拌、またはおそらく突風で氷を容易に放出します。 また、この物質は非毒性、防食性があり、極端な寒さと高湿度の環境で機能します。
ケチャップを可能にし、ボトルから簡単に滑り出させるコーティングのように、これは私たちが日常生活に入るのを簡単に見ることができる最先端の技術です。 金属製の階段を塩漬けにしたり、地上の乗組員が旅客機を切望するのを待つのではなく、最初は氷に耐える構造物と車両を製造するだけでした。 夏が来ると、氷はあなたの心の最大の関心事ではないかもしれませんが、冬が来るとき、あなたは科学者のこの乗組員が働いていてうれしいでしょう。
