Исследователи из Гарвардского университета и Висконсинского университета в Мэдисоне (США) получили наноструктурированные поверхности, устойчивые к обледенению.

Банальные и давно известные способы борьбы с образованием льда — обработка химикатами, посыпание солью — не слишком эффективны и экологичны.

Мы хотели разработать технологию совершенно другого типа, которая будет устранять причины, а не последствия», — говорит руководитель работ Джоанна Айзенберг (Joanna Aizenberg).

Реализовать идею помогли наноструктурированные супергидрофобные поверхности.

Взаимодействие неподвижных капель с переохлаждённой поверхностью изучено довольно хорошо, но нас интересовала динамика процесса, — рассказывает г-жа Айзенберг. — Всё, очевидно, начинается с того, что падающие капли сталкиваются с поверхностью. Этот процесс мы и моделировали».

Рис. 1. Образование льда на гладкой алюминиевой поверхности (слева), гладком слое фторированного кремния (в центре) и структурированном фторированном кремнии (иллюстрация авторов работы).

Проведя серию экспериментов и записав их результаты на видео, учёные добились того, что ударяющиеся о структурированную поверхность капли просто отталкивались ею, не успевая застыть (см. видео ниже). Тестирование разных типов структур показало, что неразрывные узоры с ячейками в виде шестигранников или прямоугольников прекрасно подходят для создания надёжных супергидрофобных поверхностей, которые выдерживают «бомбардировку» каплями, падающими с высокой скоростью. Такие образцы оставались свободными ото льда в случае охлаждения до –25…-30 ˚C; при дальнейшем понижении температуры лёд всё же образовывался, но удалить его было довольно легко.

Авторы, по их собственному утверждению, уже готовят технологию к практическому применению и испытывают структурированные поверхности в реальных задачах.

Сравнение результатов падения капель на поверхности разных типов:

Результаты исследований опубликованы в статье:

Lidiya Mishchenko, Benjamin Hatton, Vaibhav Bahadur, J. Ashley Taylor, Tom Krupenkin, and Joanna Aizenberg Design of Ice-free Nanostructured Surfaces Based on Repulsion of Impacting Water Droplets. – ACS Nano, Article ASAP DOI: 10.1021/nn102557p; Publication Date (Web): November 9, 2010.

По материалам: