ลืมเกลือถนนและนักฆ่าคนอื่น ๆ วิศวกรได้คิดหาวิธีหยุดน้ำเย็นในเส้นทางก่อนที่น้ำแข็งจะมีโอกาสเกิดขึ้น
นักวิทยาศาสตร์คิดว่าการค้นพบในห้องปฏิบัติการของพวกเขาอาจนำไปสู่การเคลือบรูปแบบใหม่ที่สามารถรวมเข้ากับวัสดุต่าง ๆ โดยตรงและทำการค้าในอนาคตอันใกล้ ผลที่ได้คือพวกเขากล่าวว่าจะเป็นวิธีการป้องกันน้ำแข็งที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่าสารเคมีแบบดั้งเดิมที่ใช้บนเครื่องบินและถนน
"เราต้องการใช้วัสดุที่มีไหวพริบและการออกแบบที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงซึ่งป้องกันการก่อตัวของน้ำแข็งโดยการขับไล่หยดน้ำ"นักวิจัยการศึกษา Joanna Aizenberg วิศวกรของ Harvard University" จากการศึกษาที่ผ่านมาเรายังตระหนักว่าการก่อตัวของน้ำแข็งไม่ใช่เหตุการณ์ที่คงที่ วิธีการที่สำคัญคือการตรวจสอบกระบวนการไดนามิกทั้งหมดของวิธีการที่หยดส่งผลกระทบและแช่แข็งบนพื้นผิว supercooled "
การวิจัยมีรายละเอียดออนไลน์เมื่อวันที่ 9 พฤศจิกายนในวารสาร ACS Nano
โครงสร้างวัยรุ่น
ในการทำเช่นนี้ Aizenberg, Amy Smith Berylson ของฮาร์วาร์ดและเพื่อนร่วมงานดูเป็นครั้งแรกว่าธรรมชาติเกี่ยวข้องกับน้ำอย่างไร (สารตั้งต้นสู่น้ำแข็ง) ตัวอย่างเช่นพวกเขาพบว่ายุงสามารถทำให้ดวงตาของพวกเขาได้และสตริเดอร์น้ำสามารถทำให้ขาของพวกเขาแห้งได้ด้วยการจัดเรียงขนแปรงเล็ก ๆ ที่ขับไล่หยดน้ำโดยการลดพื้นที่ผิวที่แต่ละคนพบ
“ การแช่แข็งเริ่มต้นด้วยหยดน้ำชนกับพื้นผิว” Aizenberg อธิบาย "แต่มีน้อยมากที่รู้ว่าเกิดอะไรขึ้นเมื่อหยดน้ำกระทบพื้นผิวที่อุณหภูมิต่ำ"
ทีมสร้างพื้นผิวเพื่อเลียนแบบบางส่วนที่พบในธรรมชาติด้วยขนแปรงวัยรุ่นใบมีดและรูปแบบที่เชื่อมต่อถึงกันเช่นรังผึ้งและอิฐ จากนั้นพวกเขาใช้วิดีโอความเร็วสูงเพื่อสังเกตหยดน้ำซุปเปอร์ตีพื้นผิวเหล่านี้
พวกเขาเห็นว่าเมื่อหยดน้ำเย็นตีหนึ่งในพื้นผิวนาโนโครงสร้างของพวกเขามันจะแพร่กระจายออกไปก่อนแล้วกระบวนการก็กลับไปด้านหลัง: หยดที่หดกลับเป็นรูปร่างทรงกลมและเด้งกลับออกจากพื้นผิวก่อนที่จะมีโอกาสหยุด
ในทางตรงกันข้ามบนพื้นผิวที่เรียบโดยไม่มีคุณสมบัติที่มีโครงสร้างหยดยังคงแพร่กระจายออกไปและในที่สุดก็แข็งตัว
เทคโนโลยีต่อต้านน้ำแข็ง
วัสดุที่มีโครงสร้างนาโนป้องกันการก่อตัวของน้ำแข็งแม้ลงไปที่อุณหภูมิต่ำถึงต่ำสุดที่ 13 ถึงลบ 22 องศาฟาเรนไฮต์ (ลบ 25 ถึงลบ 30 องศาเซลเซียส) ด้านล่างนั้นเนื่องจากพื้นที่สัมผัสที่ลดลงซึ่งป้องกันไม่ให้หยดน้ำจากพื้นผิวที่เปียกเต็มไปด้วยน้ำแข็งใด ๆ ที่เกิดขึ้นไม่ได้ดีและง่ายต่อการลบมากกว่าแผ่นปากแข็งที่สามารถก่อตัวบนพื้นผิวเรียบ
“ เราเห็นว่าวิธีการนี้เป็นการเปลี่ยนแปลงที่รุนแรงและจำเป็นมากในเทคโนโลยีต่อต้านน้ำแข็ง” Aizenberg กล่าว "แนวคิดของพื้นผิวที่ปราศจากแรงเสียดทานที่เบี่ยงเบนหยดน้ำ supercooled ก่อนที่นิวเคลียสน้ำแข็งจะเกิดขึ้นได้มากกว่าเพียงแค่ทฤษฎีหรือการทดลองพิสูจน์หลักการ"
ในความเป็นจริงทีมเพิ่งเริ่มทดสอบเทคโนโลยีในการตั้งค่าในโลกแห่งความเป็นจริง
การวิจัยได้รับทุนจาก DARPA (หน่วยงานโครงการวิจัยขั้นสูงด้านการป้องกัน), สถาบันวิศวกรรม WYSS ที่ได้รับแรงบันดาลใจทางชีววิทยาที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดและโครงการทุนการศึกษาและ DHS) และโครงการมิตรภาพของสหรัฐอเมริกา
