Создание нового противообледенительного покрытия

Coatings Today
04.03.2020 380

Материаловеды из Школы инженерных и прикладных наук им. Генри Самуэли при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе и их коллеги из Китая разработали покрытие, предотвращающее обледенение, прообразом которого послужил механизм, с помощью которого антарктические виды рыб не дают своей крови замерзнуть.

Исследование, опубликованное в научном журнале Matter, предполагает, что новое покрытие может оказаться экономически доступным и универсальным решением по предотвращению обледенения при низких температурах таких важных деталей, как крылья самолетов, наружные трубопроводы, и другого оборудования. Это первый противообледенительный материал, действующий на трех разных стадиях образования льда.

"Образование льда начинается с зародышеобразования, когда формируется небольшой зародыш кристалла, который затем вырастает и прилипает к поверхности", — говорит Симинь Хэ, руководитель исследования и доцент кафедры материаловедения и технологии материалов Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. "Хотя существуют различные противообледенительные средства, они направлены только на один из трех аспектов этого сложного процесса либо рассчитаны только на определенные типы поверхностей. Новое покрытие легко наносить, и оно очень долговечное; это универсальное решение по предотвращению образования льда на самых разных поверхностях, от пластика до металла и керамики, действующее в различных условиях".

Гель в основном состоит из воды, но его ключевым компонентом является полидиметилсилоксан, нетоксичный полимер на основе силикона, использующийся в контактных линзах, косметике, смазках и других изделиях, требующих скользкости.

При распылении на поверхность он образует тонкий прозрачный слой, способствующий предотвращению обледенения на трех уровнях: снижает температуру замерзания воды на поверхности, задерживает рост кристаллов льда и затрудняет прилипание льда к поверхности.

Исследователи испытали покрытие на нескольких материалах, включая пластмассу, стекло, керамику и металлы. Оно установило рекорд, предотвратив образование льда при температурах до -31 °C (или -23,8 °F). Предыдущий рекорд в -28 °C (-18,4 °F) был установлен в 2016 году при испытании другого покрытия, нанесенного на кремний и стекло. (Группу ученых, проводивших то исследование, возглавлял Цзяньцзюнь Ван из Китайской академии наук в Пекине, который также является соавтором последнего исследования)

Вода, как правило, замерзает при температуре около 0 °С (32 °F), хотя точная точка замерзания зависит от условий окружающей среды.

Гидрогель также установил рекорд по времени задержки образование льда при температуре -25 °C (-13 °F). В рамках данного исследования образование льда на материалах (среди которых были пластмасса, стекло, керамика и металлы), покрытых гидрогелем, занимало при такой температуре более 65 минут, что на 40 минут дольше, чем зафиксировано в предыдущем рекорде 2016 года.

Даже если на поверхности предмета образовывался лед, скользкость гидрогеля упрощает его удаление с помощью простой щетки или воздушной струи, при этом не требуется ни скоблить, ни нагревать поверхность.

В 1960-х годах ученые узнали, что несколько видов антарктических рыб вырабатывают белки, действующие как антифриз для их кровеносной системы. Подобные белки были обнаружены у насекомых, микроорганизмов и растений. Новое покрытие действует, частично подражая молекулярной структуре таких белков.

Большая часть экспериментов проводилась в лаборатории, хотя одно испытание прошло вне помещения, в Пекине, при минусовой температуре.

Помимо Симинь Хэ, другими авторами исследования из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе являются Чжиюань Хэ, Мутянь Хуа, Шуван У и Дун У, члены исследовательской группы Симинь Хэ. Другие авторы — это Чэньян У и Цзяньцзюнь Ван из Китайской академии наук в Пекине, а также Синьюань Чжу из Шанхайского университета Цзяотун.

В этом проекте опыт Симинь Хэ в области гидрогелей объединился с исследованиями противообледенительных средств в лаборатории Вана при Китайской академии наук.

Исследование прошло при поддержке Национального научного фонда, Управления научных исследований ВВС, фонда Hellman Fellows и Национального фонда содействия развитию науки Китая.

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

В США падает уровень переработки пластика
В США падает уровень переработки пластика
EPA публикует данные о состоянии окружающей среды Федеральное Агентство по охране окружающей среды США (EPA)…
Coatings Today
15.08.2018
398
Создание высокогидрофобной поверхности древесины с помощью ксилана
Создание высокогидрофобной поверхности древесины с помощью ксилана
В новом исследовании предлагается потенциальное применение ксилана для создания высокогидрофобных деревянных поверхностей для защиты древесины.
31.01.2023
132
Измельчитель из нержавеющей стали  может обрабатывать переработанное стекловолокно
Измельчитель из нержавеющей стали может обрабатывать переработанное стекловолокно
Компания Union Process,  производящая оборудование для измельчения и диспергирования с её широкой линейкой установок для…
Coatings Today
09.06.2018
331
Термохромный гидрогель для умных окон
Термохромный гидрогель для умных окон
В недавнем исследовании было представлено долговечное умное окно, которое обеспечивает комфортную жилую среду даже при…
Coatings Today
29.08.2021
218
Между небом и землей
Между небом и землей
Март 2019 г. — Австралийский художник Кристиан де Виетри создал каноническую скульптуру “Между небом и…
Coatings Today
25.03.2019
339
Защитной каске исполняется 100 лет
Защитной каске исполняется 100 лет
В самых первых касках использовалась отпаренная парусина, клей и черная краска. Женщины получили право голоса.…
Coatings Today
18.04.2019
715
Высокопрочный акриловый латекс на основе силоксана
Высокопрочный акриловый латекс на основе силоксана
Ученые разработали акриловый латекс на основе силоксана методом миниэмульсионной полимеризации для покрытий с улучшенной водостойкостью.
18.01.2023
108
Универсальное средство для удаления порошковых покрытий Master Remover® 7000
Универсальное средство для удаления порошковых покрытий Master Remover® 7000
Master Remover® 7000 от компании Atotech: универсальное средство для удаления порошковых покрытий. Экологически чистый процесс,…
Coatings Today
05.07.2020
414
Снижение адгезии льда к твердым поверхностям
Снижение адгезии льда к твердым поверхностям
В рамках исследования изучали использование нового метода фильтрации для оценки рельефа покрытия
01.06.2023
122