Ученые Северо-Западного университета в США обнаружили, что добавление тонкого слоя оксида графена не дает влаге замерзать в течение минимум одной недели. Это в 1000 раз дольше, чем у современных, антиобледенительных поверхностей, сообщает TechXplore. Дополнительный плюс: устойчивость к трещинам, царапинам и загрязнениям.
В 2020 году исследователи выяснили, что использование текстур миллиметрового масштаба на различных материалах теоретически снижает образование инея до 80%. Работа была вдохновлена волнистой геометрией листьев. На выпуклых участках образуется больше инея, на вогнутых участках — гораздо меньше. Люди замечали это тысячи лет, но не знали, почему формируются эти узоры. Оказалось, они обусловлены строением, а не самим материалом. На неровностях конденсация водяного пара происходит неравномерно. В «низинах» образуется меньше влаги, которая быстро испаряется, препятствуя образованию льда.
Команда разработала поверхность с микроскопическими пиками и впадинами глубиной около миллиметра. Чтобы подавить образования ледяного покрова, ученые нанесли на плоские участки слой оксида графена толщиной всего 600 микрон. Результаты эксперимента показали 100% эффективность метода. Оксид графена притягивает и удерживает молекулы воды в своей структуре. Таким образом, он препятствует замерзанию влаги. Сочетание с микрорельефом позволяет противостоять морозу даже при высокой влажности.
Способ превосходит другие современные технологии антиобледенения. В то время как супергидрофобные и смазочные покрытия обеспечивают лишь временную защиту от инея (до 5 часов), поверхность с графеном предотвращает ледообразование на протяжении 160 часов. При этом большинство других антиобледенительных компонентов подвержены повреждениям от царапин или загрязнений, что со временем ухудшает эксплуатационные характеристики. Новый механизм выдерживает такое воздействие, продлевая срок службы. Изготовить материалы можно с помощью 3D-печати.
Мы сталкиваются с инеем в быту — на лобовом стекле или растениях. Однако его последствия могут быть гораздо серьезнее. Кристаллы льда, оседающие на крыльях самолетов, повышают сопротивление воздуха и создают угрозу для полетов. Его накопление в холодильниках и морозильниках увеличивает энергопотребление, а на линиях электропередач может привести к авариям и отключениям электричества. Кроме того, лед отрицательно влияет на работу датчиков в автомобилях, снижая их точность.
Ранее был предложен новый способ охлаждения материалов. Объяснили, как работает эта технология.