Optøning af overflader på få sekunder

I fremtiden, en forsinket flyvning på grund af is vil ikke være nogen årsag til en nedsmeltning.

En gruppe forskere ved University of Illinois i Urbana-Champaign og Kyushu University har udviklet en måde at fjerne is og frost fra overflader ekstremt effektivt, ved at bruge mindre end 1% af energien og mindre end 0,01% af den tid, der er nødvendig til traditionelle afrimningsmetoder.

Gruppen beskriver metoden i Anvendt fysik bogstaver . I stedet for konventionel optøning, som smelter al isen eller frosten fra det øverste lag og ned, forskerne etablerede en teknik, der smelter isen, hvor overfladen og isen mødes, så isen simpelthen kan glide af.

"Arbejdet var motiveret af de store energieffektivitetstab ved at bygge energisystemer og køleanlæg på grund af behovet for intermitterende afrimning. Systemerne skal lukkes ned, arbejdsvæsken opvarmes, så skal det køles ned igen, "sagde forfatteren Nenad Miljkovic, på UIUC. "Dette spiser meget energi, når du tænker på de årlige driftsomkostninger ved at køre intermitterende afrimningscyklusser."

Ifølge forfatterne, den største kilde til ineffektivitet i konventionelle systemer er, at meget af den energi, der bruges til afisning, går til opvarmning af andre komponenter i systemet frem for direkte opvarmning af frosten eller isen. Dette øger energiforbruget og systemnedetid.

I stedet, forskerne foreslog at levere en puls med meget høj strøm, hvor isen og overfladen mødes for at skabe et lag vand. For at sikre, at pulsen når det påtænkte rum frem for at smelte den udsatte is, forskerne påfører en tynd belægning af indiumtinoxid (ITO) - en ledende film, der ofte bruges til optøning - på overfladen af ​​materialet. Derefter, de overlader resten til tyngdekraften.

For at teste dette, forskerne optøede en lille glasoverflade afkølet til minus 15,1 grader Celsius - omtrent lige så kold som de varmeste dele af Antarktis - og til minus 71 grader Celsius - koldere end de koldeste dele af Antarktis. Disse temperaturer blev valgt til at modellere varme, ventilation, applikationer til aircondition og køling og rumfartsapplikationer, henholdsvis. I alle test, isen blev fjernet med en puls, der varede mindre end et sekund.

I virkeligheden, 3D-system, tyngdekraften ville blive hjulpet af luftstrømmen. "I stor skala, det hele afhænger af geometrien, "Sagde Miljkovic." Men effektiviteten af ​​denne tilgang bør bestemt stadig være meget bedre end konventionelle metoder. "

Gruppen har endnu ikke undersøgt mere komplicerede overflader som fly, men de synes, det er et indlysende fremtidigt skridt.

"De er en naturlig forlængelse, da de rejser hurtigt, så forskydningskræfterne på isen er store, hvilket betyder, at kun et meget tyndt lag ved grænsefladen skal smeltes for at fjerne isen, "Miljkovic sagde." Der ville være behov for arbejde med at finde ud af, hvordan vi kan belægge buede komponenter i overensstemmelse med ITO og finde ud af, hvor meget energi vi ville have brug for. "

Forskerne håber at samarbejde med eksterne virksomheder om at skalere deres tilgang til kommercialisering.