ساخت سطح ضدیخ با الهام از سوسک+ ویدئو

به گزارش گروه علم وفناوری آنا به نقل از GizMag، از جمله روش‌هایی که برای جلوگیری از تشکیل یخ روی سطوح هواپیما در طی پرواز استفاده می‌شود، تغییر مسیر هوای گرم موتور و پمپاژ مواد شیمیایی ذوب‌کننده یخ به سمت بال‌هاست اما محققان در پی یافتن تکنیک‌های کارآمدتری برای این کار هستند.

دانشمندان با الهام گرفتن از یک سوسک آب‌جمع‌کن صحرایی موفق به طراحی و ساخت سطح الگوداری شدند که به کمک آن قادر به جلوگیری و کنترل پراکندگی یخ خواهند بود. به گفته آنان این مواد در مقیاس بالا نه‌تنها می‌تواند در بخش‌های مختلف هواپیما استفاده شود بلکه قابل استفاده در توربین‌های بادی، سیم پیچ‌های پمپ حرراتی و شیشه‌های خودرو نیز هست.

سوسک صحرای نامیب موجود کوچک باهوشی است که به کمک یک سیستم طبیعی جمع‌آوری آب روی پوسته‌اش در کویر خشک آفریقا دوام می‌آورد. این سامانه شامل برآمدگی‌های کوچکی می‌شود که رطوبت حاصل از هوا به صورت قطره‌های کوچک آب در این محل جمع می‌شود. در قسمت زیرین، سطحی ضد آب صاف‌تر وجود دارد که آب جمع شده را به سمت دهان سوسک هدایت می‌کند. دانشمندان مواد در دانشگاه تکنولوژی ویرجینیا با دستکاری این ترکیب این سطوح آبدوست و آبگریز قادر به کنترل گسترش یخ زدگی شدند.

جاناتان بوریکو، پروفسور مهندسی پزشکی و مهندسی مکانیک در دانشگاه تکنولوژی ویرجینیا، در این‌باره می‌گوید: «ما قادر به خلق یک منطقه کاملا خشک دور یک تکه یخ شدیم».

وی در ادامه اضافه می‌کند: «قطرات شبنم روی صفحه‌ای از نقاط آب‌دوست رشد کردند. وقتی که نقاط آب به اندازه کافی از هم دور شدند، یکی از قطره‌ها یخ بست. این قطره یخ زده دیگر قادر به گسترش یخ به اطراف و قطرات همسایه نبود چراکه آنها در فاصله بسیار دورتری قرار داشتند. در عوض، قطرات به طور کامل تبخیر شده و منطقه خشکی را در اطراف یخ ایجاد می‌کنند».

این گروه تحقیقاتی با استفاده از لیتوگرافی نوری، یک الگوی ناصاف جاذب آب را روی یک الگوی نرم دافع آب لایه‌گذاری کرده و روی یک ویفر کوچک سیلیکونی قرار دادند. وقتی که فرآیند تکثیر یخ‌زدگی از یک قطره شروع شد، دانشمندان متوجه شدند که با تغییر فاصله میان برجستگی‌های جمع‌آوری کننده آب می‌توانند بر سرعت گسترش یخ روی سطح تاثیر بگذارند یا حتی به طور کلی از آن جلوگیری کنند.

بوریکو در این‌باره اظهار می‌کند: «پیچیدگی کار در چگونگی گسترش پل‌های یخی است. یخ آب را از قطرات شبنم می‌گیرد و این امر منجر به تکثیر پل‌های یخی و در نتیجه گسترش یخ‌زدگی میان همه قطرات موجود روی یک سطح می‌شود. تنها کافی است که یک قطره آب یخ ببندد تا این واکنش زنجیره‌ای شروع به کار کند».

این فناوری به دنبال چند روش الهام گرفته زیستی برای جلوگیری از تجمع یخ روی سطوح مختلف ساخته شده است. سطح پرشیار برگ نیلوفر آبی، چشم پشه و پاهای آب‌سوارها از مواردی هستند که برای به حداقل رساندن سطوح در دسترس، محلی که آب می‌تواند جمع شود، ، به خدمت گرفته می‌شوند. همچنین از جمله شگفتی‌های طبیعت به شمار می‌روند که تصورات دانشمندان مواد را که در این حوزه مشغول به کار هستند به خود جلب کرده است.

پاتریک کولیر، محققی در کتابخانه ملی اوک ریج و یکی از دانشمندان همکار در این پژوهش، می‌گوید: «خشک نگه داشتن هر چیزی نیاز به مخارج عظیم و صرف انرژی دارد. به همین دلیل است که ما توجه بیشتری به روش‌های کنترل تراکم آب و انجماد داریم. این امر می‌تواند منجر به صرفه‌جویی در هزینه‌های گزاف شود».

ویدئوی زیر نشان می‌دهد که چگونه فاصله‌های موجود بین نقاط می‌تواند بر گسترش یخ زدگی تاثیر داشته باشد:

مترجم: هانا حیدری