Når vann fryser på metalloverflater, er det et problem. Luftfartsindustrien bruker millioner av dollar og utallige timer på å sprøyte avlusingsvæske på vingene til fly mens de sitter og venter på vinterlige rullebaner, mens vi personlig lærer om trøbbel forårsaket av is fra den tiden vi bruker å fliset det fra fryserne.
Et team av forskere fra Harvard har tatt en annen tilnærming til å fjerne is og frost fra metall: De har utviklet et spesielt belegg som forhindrer vanndråper i å feste seg og bli til is i utgangspunktet.
Avisningsfly kan være en saga blott takket være et nytt belegg kalt SLIPS. Foto av wikimedia commons bruker Mulag
Som beskrevet i en artikkel publisert mandag i ACS Nano, har gruppen, ledet av professor Joanna Aizenberg, skapt en måte å produsere metallbelagt med det de kaller "glatte, væskeinfunderte porøse overflater." Belegget - betegnet med forkortelsen SLIPS — Avviser vanndråper og is bare ved hjelp av tyngdekraften. Gruppen testet aluminiums-kjølefinner belagt med SLIPS ved -10 grader celsius og 60 prosent luftfuktighet, og teknologien overtrådte betydelig typiske “frostfrie” kjølesystemer når det gjelder å forhindre at frost dannes over tid.
Konvensjonelle kjølefinner av aluminium (øverste rad) ble klart bedre enn de som var belagt med SLIPS (nederste rad) i studien. Foto med tillatelse fra Harvard University
Hvordan fungerer SLIPS? Frost kan bare holde seg til et stykke metall på grunn av mikroskopiske ufullkommenheter og defekter som finnes på molekylært nivå, noe som gir vanndråper noe å feste seg når de fryser. Forskere og ingeniører har lenge prøvd å finne ut hvordan de kan lage helt glatte metaller som vil forhindre at dette skjer, men storstilt produksjonsprosess gjør dette effektivt umulig.
Aizenbergs team svarte med å lage en totrinns prosess - som kan brukes på metaller som allerede er produsert - som gir en helt glatt overflate til elementene, og får is- og vanndråper til å gli av før de har en sjanse til å feste seg. Først blir metallet belagt med et grovt, porøst, fast materiale. Deretter påføres et flytende smøremiddel som fester seg til porene i det faste nanomaterialet, og skaper en ytre overflate som er perfekt flat på molekylnivået, slik at tyngdekraften alene kan forhindre at is dannes.
Som et resultat kan SLIPS brukes på metaller av hvilken som helst form og størrelse, selv i stor skala, og det løser alle slags problemer forbundet med ising og frost. På noen vertikale flater vil isark ikke danne seg i utgangspunktet, og selv på horisontale plan vil all is som danner fly med en svak pute, siden det ikke er noen ufullkommenheter som den kan binde seg til. Flyvinger, rekkverk, trapper, kjøleutstyr, tak, skilt og andre gjenstander kunne lett holdes fri for is og frost ved bruk av belegget.
Teamet prosjekterer også betydelige energibesparelser som et resultat av den nye teknologien. Gjeldende isfjerningsmetoder krever transport av spesielle kjemikalier og utstyr, mens SLIPS-behandlede materialer vil kaste is lett med mindre omrøring, eller kanskje til og med et vindkast. Stoffet er også ikke-giftig, korrosjonsmiddel, og det fungerer i miljøer med ekstrem kulde og høy luftfuktighet.
I likhet med belegget vi dekket til, slik at ketchup lett kan gli ut av flasken, er dette en nyskapende teknologi som vi lett kunne se komme inn i hverdagen vår. I stedet for å salte metalltrapper eller vente mens bakkemannskaper deiser passasjerfly, kunne vi bare produsere strukturer og kjøretøyer som motstår is til å begynne med. Som sommerhits er is kanskje ikke den største bekymringen for deg, men når vinteren treffer, vil du være glad for at dette forskerne har jobbet hardt.
