Kontrol af isdannelse

(Phys.org) – Forskere har vist, at iskrystaller vil vokse langs lige linjer på en kontrolleret måde på mikrorillede overflader. Sammenlignet med den tilfældige dannelse af iskrystaller på glatte overflader, isen på de mikrorillede overflader dannes langsommere og smelter hurtigere, hvilket kunne føre til forbedrede anti-isning og afisningsmetoder. Isdannelse er i øjeblikket et stort problem i en lang række områder, inklusive solpaneler, køleanlæg, kraftoverførselssystemer, og fly, og den nye overflade kan hjælpe med at reducere isopbygning i disse systemer.

Forskerne, Ching-Wen Lo, Venkataraman Sahoo, og Ming-Chang Lu ved National Chiao Tung University i Taiwan, har udgivet et papir om overflader til kontrol af isdannelse i et nyligt nummer af ACS Nano .

"I arbejdet, vi demonstrerede kontrollen af ​​iskernedannelse og iskrystalvækstkinetik ved at manipulere den lokale ruhedsskala, "Lu sagde. "Kontrol af kernedannelse og indespærring af isvækstkinetik kan forbedre anti-isning og afisning ydeevne på en overflade. Vi forventer, at konceptet kan bane vejen for udviklingen af ​​nye konstruerede anti-isningsoverflader."

Nøgleideen bag de mikrorillede overflader er, at iskrystaller fortrinsvis dannes, eller "kernedannende, " på mikrorillerne. Så ved at justere formen og antallet af mikroriller, forskerne kunne kontrollere dannelsen af ​​iskrystaller på overfladen. De viste, at isdannelse på en speciel V-formet mikrorilleoverflade tager længere tid om at dække overfladen og smelter hurtigere sammenlignet med is, der dannes på glatte overflader.

Dette er ikke den første type anti-isningsoverflade, der udvikles. I de seneste år, forskere har designet superhydrofobe overflader i bestræbelserne på at forhindre isdannelse. Da superhydrofobe overflader afviser vand, de er også "is-fobiske, " udviser lavere isadhæsion end normale overflader. ved meget lave temperaturer oplever de fleste af disse overflader stadig frostdannelse. Når frost samler sig og dækker hele overfladen, overfladen mister sin is-fobiske egenskab. En af fordelene ved de nye mikrorillede overflader er, at de kan kontrollere isdannelse på grund af frost.

En overflade, der kan reducere isopbygning, har potentiale til at påvirke en lang række områder. De negative virkninger af is omfatter reduktion af effektiviteten af ​​solpaneler og kølesystemer, beskadigelse af den elektriske isolering på krafttransmissionssystemer, kompromittere flysikkerheden, og skader landbrugsafgrøder.

"En af applikationerne er at afhjælpe problemet med isdannelse på solpaneler, " sagde Lu. "Isning og sneophobning på solpanelerne kan forringe deres energikonverteringseffektivitet. Vores fremtidige plan er at designe en overflade med fuld kontrol over isdannelsesprocessen, herunder kernedannelse, krystal vækst, og is breder sig."

Forståelse og kontrol af isdannelse kan endda hjælpe med at løse problemet med smeltende gletsjere.

"Ud over, det endelige mål med forskningen er at have fuld kontrol over isdannelsesprocessen, " sagde Lu. "Den indsigt, man har lært af dette arbejde, kan bruges til at afhjælpe den negative påvirkning forårsaget af global opvarmning, for eksempel, tabet af iskapper."

© 2017 Phys.org