Studerendes forskerhold fremskynder snesmeltningen med Melt Mat

Snestorme efterlader ofte påmindelser om deres tilstedeværelse i dage - nogle gange uger - efter at det varmere og mere solrige vejr vender tilbage. Snebanker, ofte skabt af sneplove, når de rydder større veje, kan blive hængende på parkeringspladser, på fortove, og i indkørsler, selv når temperaturen stiger et godt stykke over frysepunktet.

Frisk snes stærkt reflekterende overflade er skyld i dette fænomen, dramatisk minimerer eventuelle potentielle smelteeffekter fra solens varme. Byer i kolde områder tyer typisk til aktive metoder til at fjerne snebanker, såsom at trække sneen til bortskaffelsespladser eller bruge gasdrevne varmeapparater. Disse bestræbelser kan samle en årlig regning et sted i størrelsesordenen $25 millioner til $125 millioner per by, gør snerydning til et flerårigt problem.

Et studenterforskerhold fra Virginia Tech har opdaget løsningen, både for kommuner, der ønsker at spare millioner, og også for husejeren, der håber at undgå sneskovlafgift:Smeltemåtten.

Produktet af et seniordesignteam i Institut for Biomedicinsk Teknik og Mekanik på College of Engineering, Melt Mat er et termisk absorberende tæppe lavet af en tynd plade aluminium, der er blevet spray-coated med en ultraflad sort maling. Når draperet over sne, smeltemåtten øger smeltetiden med det tredobbelte, alt sammen uden nogen indsats eller energitilførsel.

Resultaterne af elevernes smeltemåttedesign, fremstilling, og testforskning er for nylig blevet publiceret i tidsskriftet Langmuir . De studerende har også fået tildelt et foreløbigt patent på smeltemåtten gennem Virginia Tech Intellectual Properties.

"Idéen til et termisk absorberende tæppe er ny, men også meget praktisk, " sagde Jonathan Boreyko, en adjunkt i biomedicinsk teknik og mekanik og teamets fakultetsrådgiver. "For nyhedens skyld, holdet havde virkelig brug for at gå efter en tidsskriftsudgivelse. For praktiske skyld, vi gik efter et patent."

"De endte med at få begge dele, sagde Boreyko. Jeg var meget stolt af dem.

Et kendetegn for bacheloruddannelsen for ingeniørvidenskab og mekanik, seniordesignteams dannes i foråret i elevernes ungdomsår. I løbet af denne tid, programfakultetets medlemmer besøger juniorklasser på en roterende tidsplan for at pitche deres ideer til seniorprojekter. Efter at have valgt en idé, teammedlemmer fordyber sig i designprojektet indtil eksamen - nogle gange længere - med det formål at udføre forskning og designe produkter sammen med deres fakultetsrådgivere.

"Generelt, sne reflekterer omkring tre fjerdedele af solens stråling tilbage i luften, så det er faktisk rigtig svært for solen at smelte en snebanke, " sagde Boreyko. "Selv om temperaturen er over frysepunktet, og solen er fremme, sneens overflade hopper bare det meste af varmen af. Det er det grundlæggende problem, vi forsøger at løse her."

I foråret 2016 Boreyko slog ideen til et termisk absorberende tæppe, noget, der ikke kun absorberer solens varme, men kunne også lede denne varme hen over tæppets overflade for at fremskynde snesmeltningstider. Efter at have valgt Boreykos idé som fokus for deres projekt, holdet begyndte derefter processen med at designe, at bygge, og eksperimenterer med flere skalamodeller, hvoraf den ene ville dukke op som smeltemåtten mere end et år senere.

Smeltemåtten er enkel, passivt design betyder, at det ville være billigere at fremstille og ideelt til gentagen brug. Dens holdbare konstruktion forhindrer også, at smeltemåtten nedbrydes over tid, et problem observeret med andre passive metoder til snerydning, som at sprede store mængder sodpartikler over snebanker for en lignende effekt. Fordi Melt Mat ikke er afhængig af frostvæske eller andre kemikalier, der kan løbe ud i grundvandet, dets brug har ingen negative virkninger på miljøet.

Med en bred vifte af applikationer - herunder boligindkørsler og fortove, parkeringspladser, og atletikbaner - flere designteammedlemmer undersøgte muligheden for at starte et firma til at fremstille, marked, og sælge smeltemåtten. Men nu, med deres foreløbige patent i hånden, teamet håber at finde en etableret virksomhed, der kunne være interesseret i at arbejde hen imod et fuldt patent, hvilket kunne give mulighed for licensaftaler for at bruge Melt Mats teknologi.

"Da vores seniordesignklasse var afsluttet, vi følte, at vi virkelig var i gang med noget, " sagde Sarah Wray, et senior designteammedlem og en af ​​undersøgelsens medforfattere. "Vi besluttede at presse os selv yderligere."

Med lidt held, smeltemåtten kan komme til en butik nær dig.