Når vand fryser på metaloverflader, er det et problem. Luftfartsindustrien bruger millioner af dollars og utallige timer på at sprøjte afisningsvæske på flyets vinger, mens de sidder og venter på vinterlige landingsbaner, mens vi personligt lærer om de problemer, der er forårsaget af is fra den tid, vi bruger på at skære det fra vores frysere.
Et team af forskere fra Harvard har taget en anden tilgang til at fjerne is og frost fra metal: De har udviklet en speciel belægning, der forhindrer vanddråber i at klæbe og omdanne til is i første omgang.
Afisning af fly kan være en saga blottet takket være en ny coating kaldet SLIPS. Foto af wikimedia commons bruger Mulag
Som beskrevet i et papir, der blev offentliggjort mandag i ACS Nano, har gruppen ledet af professor Joanna Aizenberg skabt en måde at fremstille metal belagt med, hvad de kalder "glatte, væskeinfunderede porøse overflader." Belægningen - betegnet med forkortelsen SLIPS — Frastøder vanddråber og is blot ved hjælp af tyngdekraften. Gruppen testede aluminiumskølefinner belagt med SLIPS ved -10 grader celsius og 60 procent fugtighed, og teknologien overgik markant bedre end typiske “frostfrie” kølesystemer med hensyn til at forhindre, at frost dannes over tid.
Konventionelle aluminiumskølefinner (øverste række) blev klart bedre end dem, der var belagt med SLIPS (nederste række) i undersøgelsen. Foto med tilladelse fra Harvard University
Hvordan fungerer SLIPS? Frost kan kun holde sig til et stykke metal på grund af mikroskopiske ufuldkommenheder og defekter, der findes på molekylært niveau, hvilket giver vanddråber noget at holde sig til, når de fryser. Forskere og ingeniører har længe forsøgt at finde ud af, hvordan man skaber absolut glatte metaller, der ville forhindre dette i at ske, men store fremstillingsprocesser gør dette effektivt umuligt.
Aizenbergs team reagerede ved at skabe en totrinsproces - som kan anvendes på allerede fremstillede metaller - der giver en helt glat overflade til elementerne, hvilket får is- og vanddråber til at glide ud, før de har en chance for at klæbe fast. Først overtrækkes metallet med et groft, porøst fast materiale. Derefter påføres et flydende smøremiddel, der klæber til porerne i det faste nanomateriale, hvilket skaber en ydre overflade, der er perfekt flad på molekylært niveau, så tyngdekraften alene kan forhindre dannelse af is.
Som et resultat kan SLIPS anvendes på metaller af enhver form og størrelse, selv i stor skala, og det løser alle mulige problemer forbundet med isdannelse og frost. På alle lodrette overflader vil isark ikke dannes i første omgang, og selv på vandrette planer vil enhver is, der dannes, flyve med en lille skubbe, da der ikke er nogen ufuldkommenheder, som den kan binde sig til. Flyvinger, gelænder, trapper, køleudstyr, tag, skilte og andre genstande kunne let holdes fri for is og frost ved hjælp af belægningen.
Holdet projicerer også betydelige energibesparelser som et resultat af den nye teknologi. Nuværende isfjernelsesmetoder kræver transport af specielle kemikalier og udstyr, hvorimod SLIPS-behandlede materialer let kaster is med mindre omrøring eller måske endda et vindpust. Stoffet er også ikke-giftigt, korrosionshæmmende, og det fungerer i miljøer med ekstrem kulde og høj luftfugtighed.
Ligesom det belægning, vi dækkede, der tillader ketchup og let at glide ud af flasken, er dette en avanceret teknologi, som vi let kunne se komme ind i vores daglige liv. I stedet for at salte metaltrappe eller vente, mens jordbesætninger udlukker passagerfly, kunne vi bare fremstille strukturer og køretøjer, der modstår is til at begynde med. Som sommerhits er is måske ikke den største bekymring for dit sind, men når vinteren rammer, vil du være glad for, at dette forskerhold har været hårdt på arbejde.
