Kun vesi jäätyy metallipinnoille, se on ongelma. Ilmailuala viettää miljoonia dollareita ja lukemattomia tunteja suihkuttamalla jäänestettä lentokoneiden siipiin istuessaan odottaessa talvisilla kiitoteillä. Olemme samalla henkilökohtaisesti oppineet jään aiheuttamista vaikeuksista siitä hetkestä kun vietämme sen pakastimistamme.
Harvardin tutkijaryhmä on käyttänyt erilaista lähestymistapaa jään ja hallan poistamiseen metallista: He ovat kehittäneet erityisen pinnoitteen, joka estää vesipisaroiden tarttumisen ja muuttumisen jääksi.
Lentotaso voi olla menneisyyttä uuden SLIPS-nimisen pinnoitteen ansiosta. Kuva wikimedia commons käyttäjä Mulag
Kuten maanantaina ACS Nanossa julkaistussa lehdessä kerrotaan, ryhmä on professori Joanna Aizenbergin johdolla luonut tavan tuottaa metallia, joka on päällystetty sillä, mitä he kutsuvat ”liukkaiksi, nesteellä infusoituiksi huokoisiksi pinnoiksi”. Pinnoite - nimeltään lyhenne SLIPS — Hylkää vesipisaroita ja jään yksinkertaisesti painovoiman avulla. Ryhmä testasi SLIPS-pinnoitetut alumiinijäähdyttimen evät -10 asteen lämpötilassa ja 60 prosentin kosteudessa, ja tekniikka menestyi merkittävästi tyypillisissä "pakkasettomissa" jäähdytysjärjestelmissä, jotta voidaan estää pakkan muodostuminen ajan myötä.
Tavanomaiset alumiinijäähdytysrivat (ylärivi) olivat selvästi parempia kuin SLIPS-pinnoitetut (alarivi) tutkimuksessa. Kuva: Harvard University
Kuinka SLIPS toimii? Pakkas voi tarttua vain metalliosaan mikroskooppisten puutteiden ja virheiden takia, jotka esiintyvät molekyylitasolla, jolloin vesipisaroihin tulee jotain kiinni jäätyessään. Tutkijat ja insinöörit ovat jo pitkään yrittäneet selvittää, kuinka luodaan ehdottomasti sileitä metalleja, jotka estäisivät tätä tapahtumasta, mutta laajamittaiset valmistusprosessit tekevät siitä käytännössä mahdotonta.
Aizenbergin joukkue vastasi luomalla kaksivaiheisen prosessin, jota voidaan soveltaa jo valmistettuihin metalleihin, joka antaa elementteille täysin sileän pinnan, aiheuttaen jää- ja vesipisaroiden liukumisen pois, ennen kuin heillä on mahdollisuus tarttua siihen. Ensin metalli päällystetään karkealla, huokoisella kiinteällä materiaalilla. Sitten levitetään nestemäistä voiteluainetta, joka tarttuu kiinni kiinteän nanomateriaalin huokosiin, jolloin muodostuu molekyylitasolla täysin tasainen ulkopinta, niin että pelkästään painovoima voi estää jään muodostumista.
Seurauksena on, että SLIPS-sovellusta voidaan käyttää minkä tahansa muodon ja koon metalleissa, jopa suuressa mittakaavassa, ja se ratkaisee kaikenlaiset jäätymiseen ja pakkasiin liittyvät ongelmat. Millä tahansa pystysuorilla pinnoilla jäälevyt eivät muodostu ensinnäkin, ja jopa vaakasuorassa tasossa mikä tahansa muodostunut jää menee lentämään pienellä naulauksella, koska siinä ei ole puutteita, joihin se voi sitoutua. Lentokoneiden siipit, kaiteet, portaat, jäähdytyslaitteet, katot, kyltit ja muut esineet voitiin helposti pitää pinnalta pinnalla jäätä ja pakkasta.
Tiimi arvioi myös uuden tekniikan myötä huomattavia energiansäästöjä. Nykyiset jäänpoistomenetelmät edellyttävät erityisten kemikaalien ja laitteiden kuljettamista, kun taas SLIPS-käsitellyt materiaalit levittävät jäätä helposti vähällä sekoituksella tai jopa tuulenpuhalla. Aine on myös myrkytön, syöpymistä estävä ja se toimii ympäristöissä, joissa on erittäin kylmä ja korkea kosteus.
Kuten päällystettymme päällyste, joka mahdollistaa ketsupin ja liukumisen helposti pullosta, tämä on huipputeknologia, jonka voimme helposti nähdä päivittäisessä elämässämme. Sen sijaan, että suolataan metallisia portaita tai odotetaan, kun maahenkilökunta huijaa matkustajalentokoneita, voimme vain valmistaa aluksi jäänkestäviä rakenteita ja ajoneuvoja. Kesän osumina jää ei ehkä ole suurin huolenaihe mielessäsi, mutta kun talvi osuu, voit olla iloinen, että tämä tutkijoiden miehistö on ollut kovaa töitä.
