SLIPS: новая технология создания антизамораживающихся покрытий (ВИДЕО)

У открытия очень широкий диапазон использования для многих разновидностей металлических поверхностей: технология применима для систем охлаждения, ветряных двигателей, самолетов, морских судов и в строительной промышленности

Команда исследователей из Гарвардского университета изобрела способ сохранять любую металлическую поверхность неподдающейся замораживанию и обледенению. Лед, образующийся каким-либо образом на поверхности из нового материала, моментально соскальзывает.

У открытия, описание которого опубликовано в июньском номере издания ACS Nano, широкий диапазон использования для многих разновидностей металлических поверхностей: технология применима для систем охлаждения, ветряных двигателей, самолетов, морских судов и в строительной промышленности.

Группу исследователей возглавила Джоанна Айзенберг, специалист в области материаловедения в Технической школе инженерии и прикладных наук Гарварда. Исследователь ранее выдвинула идею о том, что возможно создать поверхность, которая полностью предотвратит образование льда, для этого нужно только разработать отталкивающие лед покрытия. Но отвергнуть сомнения, что в условиях высокой влажности технология может не сработать, не удавалось.

«Отсутствие практического способа устранить конденсацию жидкости, уплотнение, замораживание и сильное прилипание, поднимало вопрос о том, может ли какая-либо твердая поверхность (независимо от ее местонахождения или назначения) действительно постоянно отталкивать лед, особенно при высокой влажности, в условиях замерзания», - говорит Айзенберг.

Антизамораживающиеся покрытия для алюминия. Изображение с сайта sciencedaily.com

Для решения этой проблемы, исследователи недавно изобрели радикально новую технологию, которая подходит и для высокой влажности, и для экстремального давления, названную SLIPS (пористые, пропитанные жидкостью, скользкие поверхности).

Пористая/текстурированная губка – смазывающая жидкость – SLIPS. Изображение с сайта gawkerassets.com

Вдохновителем для SLIPS стало плотоядное растение из рода непентес. Растение известно уникальным свойством поверхности своего кувшина – любое насекомое не способно удержаться за материал, оно скатывается по стенкам в ловушку, независимо от цепкости лапок. В ходе исследования материала стенок кувшина растения, ученые выяснили, что структура состоит из очень пористого материала, заполненного специфической жидкостью. Исследователям удалось искусственно воссоздать подобную структуру. Они изготовили губку из нановолокон и заполнили ее особой жидкостью, способной удерживаться в конструкции, независимо от деформации, то есть материал остается внешне сухим, несмотря на воздействие и условия среды - включая конденсацию, мороз и т. д.

Травяное недревесное насекомоядное растение непентес, которое растет как виноградная лоза, имеет особую конструкцию – оно устроено как ловушка для насекомых, из которой невозможно выбраться. Это растение стало вдохновителем ученых для создания нового материала - SLIPS (автор фотографии: Ричард В. Синьем /RWSPhoto). Фото с сайта robaid.com

Проблема состояла в том, чтобы применить эту технологию на металлических поверхностях, так как эти материалы наиболее распространены в современном мире. Айзенберг и ее команда нашли способ покрыть металл жестким наноматериалом, в котором может удерживаться жидкая смазка. Покрытие может применяться для металлических поверхностей любой формы и размера. Кроме того, покрытие нетоксичное и антикоррозийное.

Чтобы продемонстрировать надежность технологии, исследователи успешно применили ее на охлаждающем ребре холодильника и проверили в условиях длительной глубокой заморозки. По сравнению с существующими системами охлаждения «фрост-фри», новшество полностью предотвращает образование изморози.

Кроме эффективного предупреждения образования льда, материал понижает энергетические затраты. Таким образом, SLIPS - это многообещающая технология, которая предполагает широкое применение - от бытовой техники до крупной промышленности.

Например, при применении технологии, изморозь на крышах, проводах, наружных рекламах и ветряных двигателях будет легко скатываться от малейшего движения или дуновения ветра.

«Этот новый подход – действительно прорыв. Технология оптимизирует энергозатраты и решит вопросы безопасности, связанные с обледенением, и мы активно работаем над тестами с охлаждающей и авиационной техникой, чтобы поставить SLIPS на рынок», - сказала Айзенберг.

Материалы SLIPS могут быть прозрачными, что делает их подходящими для покрытия самоочищающихся поверхностей при производстве экранов и любых оптических приборов, на которых не будет оставаться даже отпечатков пальцев, а также материал применим в медицине (как антибактериальное покрытие).