UIC-ingeniør tester forbedrede isfobiske belægninger

(PhysOrg.com) -- Mens videnskabsmænd og ingeniører har udviklet adskillige produkter, der afviser vand og, i mindre grad, sne og is, der er betydelig plads tilbage til noget "nyt og forbedret".

University of Illinois i Chicago, professor i maskin- og industriteknik Constantine Megaridis håber, at han og hans Micro/Nanoscale Fluid Transport Laboratory-team ved UIC vil finde nye måder at nå dette mål.

Megaridis modtog en $320, 000 National Science Foundation-bevilling til at undersøge, hvad der kaldes "iofobisk adfærd" af udvalgte overflader. Han bruger belægninger med justerbare egenskaber såsom kontrolleret mikro-til-nanoskala tekstur, der viser evnen til at afvise vand - en egenskab kaldet superhydrofobicitet - eller evnen til selv at rense.

Megaridis' seneste forskning for at udvikle belægninger, der både er superhydrofobe og selvrensende, har givet lovende resultater. Han ønsker nu at begynde forskning for at se, om sådanne belægninger kan forbedres, tilføjelse af den "isfobe" kvalitet og test af overfladebelægninger, der både afgiver vand og leder elektricitet.

"Hovedidéen er at være i stand til at give en hud, der er både fobisk og elektrisk ledende - sidstnævnte betyder, at du kan varme den op, " sagde han. "Forestil dig, at du har en isklump forankret i en ru, kold overflade. At prøve at fjerne det er udfordrende, fordi isen sidder fast. Men hvis du tilføjer varme lokalt og smelter kontaktområdet mellem isen og overfladehuden, du laver et tyndt smørende lag, så isen glider af."

Megaridis laboratoriearbejde vil fokusere på at karakterisere forskellige overfladebelægninger for bedre at forstå, hvordan man får disse overflader til at forbedre vandperler og afrulning. Vandperlens form og en overflades hældning, så vandet kan rulle af, er to nøgleegenskaber, der karakteriserer overfladefobicitet, eller overfladeenergi - som definerer affiniteten mellem et fast stof og en væske.

"Teflon, har for eksempel meget lav overfladeenergi. Vand klæber ikke til det, " sagde Megaridis. "Vand klæber på metal forhindrer afrulning. Metaller har høj overfladeenergi."

Megaridis og hans laboratorieteam håber at lære at gøre mere holdbare, isafvisende belægninger til kritiske og værdifulde applikationer, såsom energigenererende vindmøllevinger.

"Når is aflejres på turbinevinger, det kan røve en stor del af turbinens output, " sagde han. "Isdannelse til flyvinger er et andet langsigtet problem, vi gerne vil arbejde på."

Megaridis siger, at hans laboratorium har de rigtige værktøjer til at studere problemet. "Vi forsøger at presse videnskaben, så produkterne bliver bedre på dette område, " sagde han. "Vi ønsker at producere noget, der har værdi for den virkelige verden."

En del af NSF-bevillingen vil støtte naturfagslærere ved Chicagos Benito Juarez Community Academy, en gymnasieskole i byens Pilsen-kvarter nær UIC campus. Udvalgte studerende, der håber på succesfuldt at konkurrere på kommende videnskabsmesser, vil få mulighed for at arbejde med UIC-studerende i Megaridis' laboratorium for at lære mere om videnskabelige karrieremuligheder og den disciplin, det kræver at blive videnskabsmand.

"Vi håber at få disse unge studerende begejstrede, " sagde han. "Vi vil vise dem, hvordan forskningen udføres. Vi vil også tilbyde adgang til førsteklasses videnskabeligt forskningsudstyr."