Создание нового противообледенительного покрытия

Coatings Today
04.03.2020 313

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

Первый полностью антибактериальный мобильный телефон CAT®
Первый полностью антибактериальный мобильный телефон CAT®
Британская компания Bullitt Group, производитель смартфонов, отвечающих требованиям военных стандартов, и глобальный лицензиат компании Caterpillar…
Coatings Today
02.02.2021
176
Линейка продуктов Stereze для очистки поверхности
Линейка продуктов Stereze для очистки поверхности
Компания MicroCare выпустила линейку чистящих средств на спиртовой основе Stereze, безопасных для использования с электроникой,…
Coatings Today
24.12.2020
200
Новые композиционные покрытия на основе диоксида церия и ПТФЭ
Новые композиционные покрытия на основе диоксида церия и ПТФЭ
Для изучения влияния содержания диоксида церия на противообледенительные, гидрофобные свойства и износостойкость композиционных покрытий на…
Coatings Today
03.01.2021
176
Чувствительные к воздействию сверхгидрофобные поверхности
Чувствительные к воздействию сверхгидрофобные поверхности
В новом обзоре рассказывается о текущих передовых исследования чувствительных к воздействию сверхгидрофобных покрытий. Рассматриваются проблемы,…
13.08.2022
72
Краска для стен защищает от коронавируса с помощью серебра
Краска для стен защищает от коронавируса с помощью серебра
Несколько лет назад совместно с Институтом химической технологии общества Фраунгофера компания Bioni CS разработала краски…
Coatings Today
23.11.2021
134
Солнечные дороги на Олимпийских играх в Токио
Солнечные дороги на Олимпийских играх в Токио
Спустя четыре года после того, как в Нидерландах была установлена первая солнечная дорога,  эту технологию…
Coatings Today
18.06.2018
269
Новое противообрастающее покрытие на биологической основе
Новое противообрастающее покрытие на биологической основе
Теперь в качестве противообрастающего поверхностного покрытия был использован фукоидан, полисахарид, полученный из бурых водорослей. Для…
17.08.2022
72
Список участников выставок Rosmould | Rosplast 2022
Список участников выставок Rosmould | Rosplast 2022
Два месяца осталось до наиболее значимых событий этого года в сфере производства пресс-форм и штампов,…
03.04.2022
510
Новая добавка Ashland
Новая добавка Ashland
Ashland представляет специальное поверхностно-активное вещество на основе сложного фосфатного эфира Strodex PK-86NV, новую добавку, улучшающую…
Coatings Today
29.08.2019
438