Quando l'acqua si congela su superfici metalliche, è un problema. L'industria aeronautica spende milioni di dollari e innumerevoli ore spruzzando fluido sbrinante sulle ali degli aerei mentre siedono in attesa su passerelle invernali, mentre apprendiamo personalmente i problemi causati dal ghiaccio dal tempo che passiamo a scheggiarlo dai nostri congelatori.
Un team di ricercatori di Harvard ha adottato un approccio diverso per rimuovere il ghiaccio e il gelo dal metallo: in primo luogo hanno sviluppato un rivestimento speciale che impedisce alle gocce d'acqua di attaccarsi e trasformarsi in ghiaccio.
Gli aerei di sbrinamento possono essere un ricordo del passato, grazie a un nuovo rivestimento chiamato SLIPS. Foto di Mulag, utente comune di wikimedia
Come dettagliato in un articolo pubblicato lunedì su ACS Nano, il gruppo, guidato dalla professoressa Joanna Aizenberg, ha creato un modo per produrre metallo rivestito con quelle che chiamano "superfici porose scivolose, infuse con liquido". Il rivestimento, indicato dall'acronimo SLIPS —Ripropone goccioline d'acqua e ghiaccio semplicemente grazie alla forza di gravità. Il gruppo ha testato le alette di refrigerazione in alluminio rivestite con SLIP a -10 ° C e un'umidità del 60% e la tecnologia ha notevolmente superato i tipici sistemi di raffreddamento "antigelo" in termini di prevenzione della formazione di brina nel tempo.
Le pinne tradizionali di refrigerazione in alluminio (fila superiore) sono state chiaramente sovraperformate rispetto a quelle rivestite con SLIPS (fila inferiore) nello studio. Foto per gentile concessione dell'Università di Harvard
Come funziona SLIPS? Il gelo può attaccarsi solo a un pezzo di metallo a causa di microscopiche imperfezioni e difetti che esistono a livello molecolare, dando alle goccioline d'acqua qualcosa a cui attaccarsi mentre si congelano. Scienziati e ingegneri hanno cercato a lungo di capire come creare metalli assolutamente lisci che impedissero che ciò accadesse, ma i processi di produzione su larga scala lo rendono effettivamente impossibile.
Il team di Aizenberg ha risposto creando un processo in due fasi - che può essere applicato ai metalli già fabbricati - che presenta una superficie completamente liscia agli elementi, facendo scivolare via goccioline di ghiaccio e acqua prima che possano aderire. Innanzitutto, il metallo è rivestito con un materiale solido ruvido e poroso. Quindi viene applicato un lubrificante liquido che si attacca ai pori del nanomateriale solido, creando una superficie esterna perfettamente piatta a livello molecolare, in modo che la sola gravità possa impedire la formazione di ghiaccio.
Di conseguenza, SLIPS può essere applicato a metalli di qualsiasi forma e dimensione, anche su larga scala, e risolve tutti i tipi di problemi associati alla glassa e al gelo. Su qualsiasi superficie verticale, le lastre di ghiaccio non riusciranno a formarsi in primo luogo, e anche su piani orizzontali, qualsiasi ghiaccio che si forma andrà volando con una leggera spinta, poiché non ci sono imperfezioni a cui può legarsi. Le ali, le ringhiere, le scale, le attrezzature di refrigerazione, i tetti, i cartelli e altri oggetti degli aeroplani possono essere facilmente tenuti liberi da ghiaccio e gelo grazie al rivestimento.
Il team prevede inoltre notevoli risparmi energetici grazie alla nuova tecnologia. Gli attuali metodi di rimozione del ghiaccio richiedono il trasporto di sostanze chimiche e attrezzature speciali, mentre i materiali trattati con SLIPS spargeranno il ghiaccio prontamente con una leggera agitazione, o forse anche una folata di vento. La sostanza è inoltre atossica, anticorrosiva e funziona in ambienti con freddo estremo e umidità elevata.
Come il rivestimento che abbiamo coperto che permette al ketchup e di scivolare facilmente fuori dalla bottiglia, questa è una tecnologia all'avanguardia che potremmo facilmente vedere entrare nella nostra vita quotidiana. Invece di salare le scale di metallo o di aspettare che gli equipaggi di terra avvitassero gli aerei passeggeri, all'inizio potevamo solo fabbricare strutture e veicoli che resistono al ghiaccio. Mentre colpisce l'estate, il ghiaccio potrebbe non essere la più grande preoccupazione per la tua mente, ma quando arriva l'inverno, sarai contento che questo gruppo di scienziati abbia lavorato duramente.
