211service.com
Superglad materiaal stopt ijsvorming
Onderzoekers van Harvard University hebben een superglad nieuw materiaal ontwikkeld, geïnspireerd op de verraderlijke mond van de vleesetende bekerplant.
Jarenlang probeerden onderzoekers superhydrofobe materialen te gebruiken - materialen met microscopisch kleine structuren die water afstoten - om ijsvorming te voorkomen (zie Oppervlakken die het ijs weghouden). Maar in sommige omstandigheden, zoals een hoge luchtvochtigheid, kunnen bestaande superhydrofobe materialen het tegenovergestelde effect hebben van het beoogde effect, waardoor er meer ijs wordt gevormd en sterker hecht dan op een onbehandeld oppervlak. De materialen kunnen ook kwetsbaar zijn en hun gladheid verliezen als ze worden bekrast.
Harvard-onderzoekers onder leiding van Joanna Aizenberg , een professor in scheikunde en chemische biologie, wendde zich tot de natuur voor een alternatieve benadering, geïnspireerd door de bekerplant, waarvan het oppervlak zo glad is dat mieren zich er niet eens aan kunnen vastklampen (zie video hieronder).
Net als bij de vorige superhydrofobe materialen, hebben de materialen die door Aizenberg zijn ontwikkeld, nanogestructureerde oppervlakken. Maar deze structuren zijn chemisch gemodificeerd zodat ze aan een specifiek smeermiddel hechten. Terwijl de bekerplant water gebruikt om een glad oppervlak te vormen, gebruiken de onderzoekers van Harvard verschillende smeermiddelen. Het smeermiddel hecht zich aan de nanostructuren en vormt een extreem dunne vloeibare film op de oppervlakken die perfect glad is, veel meer dan een vast oppervlak zou kunnen zijn, zegt Aizenberg. Bovendien, als het materiaal wordt bekrast, stroomt de vloeistof over de kras en behoudt het materiaal zijn gladheid.
Indien gecommercialiseerd, zou het materiaal ontdooicycli in vriezers kunnen verminderen of elimineren, wat goed is voor ongeveer een kwart van het totale energieverbruik van het apparaat. Uit eerste tests van bestaande vriezercomponenten bleek dat het materiaal het energieverbruik voor ontdooien met 40 procent kan verminderen, zegt Aizenberg. Ze verwacht dat dat cijfer omhoog gaat als de onderzoekers het systeem optimaliseren.
Diepvriezers zijn misschien de eerste toepassing van de technologie, maar het zou ook kunnen werken voor grotere toepassingen zoals vliegtuigen, waardoor er minder tijdrovende en dure ontdooibehandelingen nodig zijn. Hetzelfde geldt voor windturbines, waar ijs ervoor kan zorgen dat ze afslaan en stoppen met het opwekken van elektriciteit. IJs kan hele windparken offline halen en grote schade aanrichten aan het net in plaatsen zoals Colorado, waar windenergie nu een groot deel van de totale elektriciteitsvoorziening uitmaakt.