Rice de-icer opnår anti-ising egenskaber

Rice University-forskere har avanceret deres grafen-baserede tømiddel til at tjene et dobbelt formål. Det nye materiale smelter stadig is fra vinger og ledninger, når forholdene bliver for kolde. Men hvis luften er over 7 grader Fahrenheit, der dannes slet ikke is.

Kemikeren James Tours rislaboratorium gav sine afisnings superhydrofobe (vandafvisende) egenskaber, der passivt forhindrer vand i at fryse over 7 grader. Den hårde film, der dannes, når tømidlet sprøjtes på en overflade, er lavet af atomtynde grafen nanobånd, der er ledende, så materialet kan også opvarmes med elektricitet for at smelte is og sne under koldere forhold.

Materialet kan sprøjtebehandles, gør den velegnet til store applikationer som fly, elledninger, radar kupler og skibe, ifølge forskerne. Undersøgelsen blev offentliggjort i denne måned i tidsskriftet American Chemical Society ACS anvendte materialer og grænseflader .

"Vi har lært at lave et isbestandigt materiale til mildere forhold, hvor opvarmning ikke engang er nødvendig, men det er nyttigt at have muligheden, " sagde Tour. "Det, vi har nu, er en meget tynd, robust belægning, der kan holde store områder fri for is og sne under en lang række forhold."

Tur, hovedforfatterne Tuo Wang, en ris kandidatstuderende, og Yonghao Zheng, en Rice postdoc forsker, og deres kolleger testede filmen på glas og plastik.

Materialer er superhydrofobe, hvis de har en vandkontaktvinkel større end 150 grader. Udtrykket refererer til den vinkel, hvor vandets overflade møder materialets overflade. Jo større perler, jo højere vinkel. En vinkel på 0 grader er dybest set en vandpyt, mens en maksimal vinkel på 180 grader definerer en kugle, der bare rører overfladen.

Rice-filmene bruger grafen nanobånd modificeret med en fluorforbindelse for at øge deres hydrofobicitet. De fandt ud af, at nanobånd modificeret med længere perfluorerede kæder resulterede i film med en højere kontaktvinkel, tyder på, at filmene kan indstilles til særlige forhold, sagde Tour.

Opvarmning af testflader til stuetemperatur og afkøling igen havde ingen indflydelse på filmens egenskaber, han sagde.

Forskerne opdagede, at under 7 grader, vand ville kondensere i strukturens porer, hvilket får overfladen til at miste både sine superhydrofobe og isfobe egenskaber. På det tidspunkt, påføring af mindst 12 volt elektricitet opvarmede dem nok til at bevare sine afvisende egenskaber.

Påføring af 40 volt til filmen fik den til stuetemperatur, også selvom omgivelsestemperaturen var 25 grader under nul. Is fik lov til at dannes ved den temperatur, smeltet efter 90 sekunders resistiv opvarmning.

Forskerne fandt ud af, at selvom det var effektivt, afisningstilstanden fjernede ikke vandet helt, da nogle forblev fanget i porerne mellem forbundne nanobåndbundter. Tilsætning af et smøremiddel med et lavt smeltepunkt (minus 61 grader F) til filmen gjorde overfladen glat, fremskyndede afisning og sparede energi.