Η αποτροπή σχηματισμού πάγου στα πτερύγια των αεροπλάνων είναι κρίσιμης σημασίας για την ασφάλεια των πτήσεων και αποτελεί σημαντικό πρόβλημα για την ασφάλεια των πτήσεων. Μηχανικοί στο Πανεπιστήμιο του Houston προτείνουν μια επαναστατική λύση στο ζήτημα αυτό.
Τα ειδικά διαλύματα αποπάγωσης που περιέχουν μεγάλη ποσότητα χημικών ουσιών και ψεκάζονται στα αεροσκάφη πριν από την απογείωση, μπορούν να διατηρήσουν τις επιφάνειες των πτερυγίων καθαρές και λειτουργικές, αλλά είναι μία εντατική και επιζήμια για το περιβάλλον διαδικασία. Μηχανικοί στο Πανεπιστήμιο του Houston έχουν προτείνει μια νέα λύση, αναπτύσσοντας μια επιφανειακή επίστρωση που αποτρέπει το σχηματισμό πάγου, η οποία ισχυρίζονται ότι είναι 100 φορές ισχυρότερη από άλλα υλικά τελευταίας τεχνολογίας.
Τα μειονεκτήματα των χρησιμοποιούμενων μεθόδων αποπάγωσης επιφανειών έχουν εμπνεύσει πολλούς ερευνητές να αναζητήσουν πιο αποτελεσματικές και φιλικές προς το περιβάλλον λύσεις. Μερικές από αυτές αφορούν σε συστήματα που χρησιμοποιούν θερμότητα για να λιώσουν τον πάγο, βασιζόμενα σε ειδικές επιστρώσεις γραφενίου ή παθητικά ηλιακά συστήματα. Επίσης χρησιμοποιούνται υλικά βασίζονται σε ειδικές αυλακώσεις για την απομάκρυνση της υγρασίας και την πρόληψη της συσσώρευσης πάγου ή υγρά που αλλάζουν φάση για να απωθούν το νερό.
Η προσέγγιση που ακολούθησαν οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Houston επικεντρώνεται στον τρόπο με τον οποίο τα στερεά αντικείμενα αποσπώνται από τις επιφάνειες. Η διαδικασία αυτή έχει ως βάση την εφαρμογή δύναμης η οποία οδηγεί στο σχηματισμό ρωγμών στη διεπαφή. Οι ρωγμές μπορεί να είναι μικρές στην αρχή, αλλά θα συνεχίσουν να μεγαλώνουν μέχρι να απελευθερωθεί το στερεό αντικείμενο από τον πάγο. Οι ερευνητές κατάφεραν ουσιαστικά να ελέγξουν αυτή τη διαδικασία με την ανάπτυξη αυτού που αποκαλούν «επιφάνεια ελεγχόμενης θραύσης (fracture-controlled surface)».
Το υλικό είναι ετερογενές, με ποικίλη μηχανική και χημική σύνθεση που έχει επιλεγεί προσεκτικά για να ξεκινήσει ο σχηματισμός ρωγμών στη διεπιφάνεια, να κατευθύνει ενέργεια προς αυτές τις ρωγμές και να επιταχύνει την ανάπτυξή τους. Αυτό σημαίνει ότι ο πάγος δεν προσκολλάται στο υλικό, αλλά ίσως το πιο σημαντικό, ότι το υλικό παρουσιάζει μεγάλη αντοχή.
Οι επιστήμονες λένε ότι ένα βασικό μειονέκτημα με παρόμοια υλικά που αποβάλλουν τον πάγο είναι η περιορισμένη αντοχή τους, η οποία έχει αποτρέψει την ευρεία εφαρμογή τους. Όμως τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι αυτό το νέο υλικό είναι 100 φορές ισχυρότερο από οποιοδήποτε άλλο χρησιμοποιείται ήδη και σε δοκιμές υψηλής ταχύτητας από την Boeing σε συνθήκες βροχής, το υλικό αποδείχθηκε ότι συμπεριφέρεται καλύτερα από τις επικαλύψεις τελευταίας τεχνολογίας που χρησιμοποιούνται στην αεροδιαστημική.
«Η κύρια πρόκληση για την ανάπτυξη υλικών που αποβάλλουν τον πάγο είναι η εύρεση υλικών με χαμηλή πρόσφυση με τον πάγο και καλή ανθεκτικότητα», δήλωσε ο επικεφαλής της μελέτης Hadi Ghasemi. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το υλικό μπορεί να βρει χρήση και σε εφαρμογές εκτός της αεροδιαστημικής όπως για παράδειγμα στα αιολικά πάρκα. Εκεί θα μπορούσε να βοηθήσει στην αποφυγή ή στην ελαχιστοποίηση της συσσώρευσης πάγου στους στροβίλους, ο οποίος θέτει σε κίνδυνο την παραγωγή ενέργειας.
«Αναπτύξαμε μια νέα ιδέα όπου, λόγω των προδιαγραφών σχεδιασμού του υλικού, είναι δυνατόν να επιταχυνθεί σημαντικά ο σχηματισμός και η ανάπτυξη ρωγμών, γεγονός που οδηγεί στην εύκολη αφαίρεση αντικειμένων από την επιφάνεια που έχει επικαλυφθεί με το υλικό. Αυτή η ιδέα εφαρμόζεται για την ανάπτυξη υλικών υψηλής αντοχής, τα οποία παράλληλα έχουν την ιδιότητα να αφαιρούν τον πάγο. Οι επιφάνειες ελεγχόμενης θραύσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε πλήθος εφαρμογών και να καθοδηγήσουν την καινοτομία στον τομέα της επιστήμης των υλικών που χαρακτηρίζονται από χαμηλή πρόσφυση, ενώ έχουν πολύ υψηλή αντοχή», εξηγεί ο Ghasemi.
Με πληροφορίες από newatlas.com
