Forskere rapporterer gennembrud i isafvisende materialer

Iskoldt vejr får skylden for tab på flere milliarder dollars hvert år i USA, herunder forsinkelser og skader i forbindelse med flyrejser, infrastruktur og elproduktions- og transmissionsfaciliteter. At finde effektiv, holdbare og miljøstabile afisningsmaterialer er blevet dæmpet af den genstridige ihærdighed, hvormed is klæber til de materialer, den dannes på.

Forskere fra University of Houston har rapporteret en ny teori i fysik kaldet stresslokalisering, som de plejede at justere og forudsige egenskaber ved nye materialer. Baseret på disse forudsigelser, forskerne rapporterede i Materialer Horisonter at de har skabt en holdbar silikonepolymerbelægning, der er i stand til at afvise is fra enhver overflade.

"Vi har udviklet et nyt fysisk koncept og det tilsvarende icephobiske materiale, der viser ekstremt lav isadhæsion, samtidig med at det har langvarig mekanisk, kemisk og miljømæssig holdbarhed, "skrev de.

Hadi Ghasemi, Bill D. Cook Adjunkt i maskinteknik ved UH og tilsvarende forfatter til arbejdet, sagde, at resultaterne tyder på en måde at tage forsøg og fejl ved at søge efter nyt materiale, i overensstemmelse med materialevidenskabens bevægelse mod en fysik-drevet tilgang.

"Du indsætter de ejendomme, du ønsker, og princippet vil fortælle dig, hvilket materiale du har brug for at syntetisere, " han sagde, bemærker, at konceptet også kan bruges til at forudsige materialer med fremragende antibakterielle eller andre ønskelige egenskaber.

Hans samarbejdspartnere i projektet omfatter Payman Irajizad, Abdullah Al-Bayati, Bahareh Eslami, Taha Shafquat, Masoumeh Nazari, Parham Jafari, Varun Kashyap og Ali Masoudi, alle med UH Institut for Maskinteknik, og Daniel Araya, et tidligere UH -fakultetsmedlem, der nu er på Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory.

Ghasemi har tidligere rapporteret om udvikling af flere nye icephobiske materialer, men han sagde dem, ligesom andre eksisterende materialer, ikke har været i stand til helt at overvinde problemet med is, der klæber til overfladen, sammen med spørgsmål om mekanisk og miljømæssig holdbarhed. Den nye forståelse af stresslokalisering gør det muligt for det nye materiale at undgå, han sagde.

Det nye materiale bruger elastisk energilokalisering, hvor is møder materialet, udløser revner ved grænsefladen, der slæber af isen. Ghasemi sagde, at det kræver minimal kraft for at forårsage revnerne; luftstrømmen over et flys overflade fungerer som en udløser, for eksempel.

Materialet, som påføres som en spray, kan bruges på enhver overflade, og Ghasemi sagde, at test viste, at det ikke kun er mekanisk holdbart og upåvirket af ultraviolette stråler - vigtigt for fly, der står over for konstant soleksponering - men også ændrer ikke flyets aerodynamiske ydeevne. Test viser, at det vil vare i mere end 10 år, uden behov for at ansøge igen, han sagde.