Opdagelse af, hvordan overfladegradienter påvirker dråbeadfærd, kan muliggøre nye overflader med anti-isningsegenskaber

Et team af forskere fra Japan har gjort en betydelig opdagelse om, hvordan overfladegradienter påvirker dråbeadfærd, hvilket kan bane vejen for udviklingen af ​​nye overflader med anti-isningsegenskaber. Deres resultater, offentliggjort i tidsskriftet "ACS Applied Materials &Interfaces", kaster nyt lys over det komplekse samspil mellem overfladetopografi og dråbedynamik.

Når der dannes is på overflader, kan det føre til en række problemer, fra glatte veje og fortove til strømafbrydelser og flyulykker. Konventionelle metoder til afisning involverer ofte brug af kemikalier eller mekanisk skrabning, som begge kan være tidskrævende, arbejdskrævende og miljøvenlige.

Forskerholdet, ledet af professor Yutaka Masuda fra Tokyo University of Science, forsøgte at udforske en alternativ tilgang ved at studere, hvordan overfladegradienter påvirker vanddråbernes adfærd. De antog, at ved at kontrollere overfladetopografien, kunne det være muligt at reducere adhæsionsstyrken mellem is og overfladen, hvilket gør det lettere at fjerne.

For at teste deres hypotese fremstillede forskerne en række overflader med forskellige gradientstrukturer ved hjælp af en teknik kaldet "mikrofabrikation." De placerede derefter vanddråber på disse overflader og observerede deres adfærd.

Deres observationer afslørede, at gradientoverfladerne signifikant påvirkede dråbeadfærden. På overflader med en gradvis hældning spredes dråberne lettere og udviste reducerede kontaktvinkler sammenlignet med overflader med en stejlere hældning. Denne reduktion i kontaktvinkel indikerer svagere adhæsion mellem dråben og overfladen.

Desuden fandt holdet, at overfladegradienterne påvirkede dråbernes fryse- og smelteadfærd. På overflader med en gradvis hældning frøs dråberne langsommere og smeltede hurtigere, hvilket kunne være fordelagtigt til at forhindre isophobning.

Baseret på disse resultater konkluderede forskerne, at overfladegradienter faktisk kan påvirke dråbeadfærd, herunder isdannelse og adhæsion, hvilket tyder på deres potentielle anvendelse i udviklingen af ​​anti-isningsoverflader. De foreslår, at sådanne overflader kan bruges i forskellige områder og applikationer, hvor isforebyggelse er afgørende, såsom transport, kraftoverførsel og rumfart.

Denne opdagelse fremhæver vigtigheden af ​​at forstå og manipulere overfladeegenskaber på mikroskopisk niveau for at opnå ønskede makroskopiske effekter. Det åbner spændende muligheder for design og fremstilling af nye overflader med skræddersyede funktionaliteter til en bred vifte af applikationer ud over anti-isning, herunder selvrensende overflader, væsketransport og mikrofluidik.