Создание нового противообледенительного покрытия

Coatings Today
04.03.2020 292

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

Новый 3D-принтер создает объекты за считанные минуты
Новый 3D-принтер создает объекты за считанные минуты
Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) разработали новый настольный 3D-принтер, который работает в 10 раз быстрее,…
Coatings Today
30.01.2018
256
Механические свойства и отслаивание золь-гель покрытий
Механические свойства и отслаивание золь-гель покрытий
Данное исследование посвящено механическим свойствам и отслаиванию золь-гель покрытий на металлических и стеклянных подложках. Золь-гель…
Coatings Today
18.03.2020
318
Обеспечение малозаметности материала в инфракрасной области спектра
Обеспечение малозаметности материала в инфракрасной области спектра
Поскольку на обеспечение малозаметности в инфракрасной области спектра влияет как температура, так и ИК-излучение, были…
Coatings Today
18.10.2021
67
Schold представляет новый дизайн вращающейся мешалки
Schold представляет новый дизайн вращающейся мешалки
Компания Schold обнародовала информацию о своём новом дизайне вращающегося диспергирующего устройства. По словам директора по…
Coatings Today
13.07.2018
228
Первый цельнопластиковый барабан для крайне агрессивных химических веществ
Первый цельнопластиковый барабан для крайне агрессивных химических веществ
Группа компаний Rikutec Group из Германии, обрабатывающее и машиностроительное предприятие, специализирующееся на выдувном формовании крупных…
Coatings Today
29.04.2019
340
Линейка средств индивидуальной защиты Kleenguard®
Линейка средств индивидуальной защиты Kleenguard®
Kimberly—Clark Professional™ примет участие в юбилейной 25-й Международной специализированной выставке «Безопасность и охрана труда –…
Coatings Today
29.11.2021
65
Нити углеродных нанотрубок, используемые в умной одежде для сбора данных о сердце
Нити углеродных нанотрубок, используемые в умной одежде для сбора данных о сердце
До сих пор для наблюдения за сердцем часто требовались неудобные нагрудные ремни или другие неудобные…
Coatings Today
07.09.2021
105
Влияние полиакриламида на карбонизационные свойства цементной пасты
Влияние полиакриламида на карбонизационные свойства цементной пасты
В новой работе исследуется влияние полиакриламида на характеристики карбонизации цементных паст путем измерения глубины карбонизации…
19.08.2022
55
Пресс для производства баллистических бронепластин
Пресс для производства баллистических бронепластин
В компании Wickert отмечают возрастающий интерес к прессам, используемым для производства композитной брони для гражданской…
31.08.2022
39