Während einige Teile der Welt immer noch die drückende Sommerhitze erleben, bereiten sich andere Orte bereits auf einen möglicherweise brutalen Winter vor. Das ist der Fall für MIT-Forscher der eine neue Methode zur Bekämpfung der Eisbildung entwickelt hat.
Eis plagt in den Wintermonaten alles, von Flugzeugflügeln über Stromleitungen bis hin zu Windkraftanlagen. Diese Probleme können einen Dominoeffekt verursachen, bis die Probleme behoben sind. Gegenwärtige Präventionsmethoden für den Umgang mit dem Eis umfassen energieintensive Heizkreise oder gefährliche chemische Sprays mit Ethylenglykoldas verhindert den Aufbau vollständig.
Die MIT-Lösung ist im Vergleich relativ einfach. Es ist ein dreischichtiges Material, das auf Oberflächen aufgebracht werden kann und Sonnenstrahlung sammelt. Es wandelt diese Strahlung in Wärme um und verteilt die Wärme dann so, dass das Schmelzen nicht nur in derdirektes Sonnenlicht.
Associate Professor für Maschinenbau Kripa Varanasi arbeitete mit den Postdoktoranden Susmita Dash und Jolet de Ruiter an dem Projekt.
„Vereisung ist ein großes Problem für Flugzeuge, Windturbinen, Stromleitungen, Offshore-Ölplattformen und viele andere Orte“, sagte Varanasi. „Die herkömmlichen Umgehungsmöglichkeiten sind Enteisungssprays oder durch Erhitzen, aber dieseProbleme haben. ”
Hinweise von der Sonne nehmen
Wie das MIT-Team betonte, entscheiden sich Fluggesellschaften für Enteisungssprays mit Ethylenglykol, um die aktive Erwärmung zu umgehen. Varanasi untersuchte die Verwendung von superhydrophoben Oberflächen, um Vereisung zu verhindern. Diese Beschichtungen können jedoch manchmal zu Frost fallen, wodurch eine ausreichende Oberflächenspannung zum Anhaften entsteht.
Stattdessen fragte sich das Team, ob es "eine Möglichkeit gibt, die Wärme der Sonne einzufangen und passiv zu nutzen".
Sie stellten fest, dass dies der Fall war und dass es nicht erforderlich war, ein Wärmevolumen zum Schmelzen des gesamten Eises zu erzeugen. Es musste nur eine Schicht vorhanden sein, in der das Eis auf die Oberfläche trifft. Dies würde ausreichen, um eine dünne Wasserschicht zu erzeugen- eine Schicht, die das Eis von der Oberfläche rutschen lässt.
Wie die Schichten gefährliches Eis schmelzen
Wie hat das Team es geschafft, eine so rutschige Oberfläche zu schaffen? Die oberste Schicht wurde als Sonnenabsorber verwendet, um Licht einzufangen und in Wärme umzuwandeln. Das effiziente Material absorbiert 95 Prozent des Sonnenlichts und verliert laut den Forschern nur 3 Prozent durch Rückstrahlung.
Das Team benötigte auch eine Schicht, um diese Wärme zu verteilen. Sie verwendeten ein 400 Mikrometer dickes Aluminium, das von der darüber liegenden Absorberschicht erwärmt wurde, um die Wärme auf der gesamten Oberfläche zu verteilen.
Die untere Schicht ist nur eine Schaumisolierung, die verhindert, dass Wärme verschwendet wird, und sie an der Oberfläche festhält.
„Zusätzlich zum passiven Enteisen bleibt die photothermische Falle auf einer erhöhten Temperatur und verhindert so die Eisbildung insgesamt“, sagte Dash.
Die drei Schichten sind alle relativ kostengünstig, und die Beschichtung wurde unter realen Bedingungen mit detaillierten Messungen getestet. Die Forschung wurde in einer kürzlich erschienenen Ausgabe des Journals veröffentlicht. Fortschritte in der Wissenschaft .
„Die Skalierbarkeit dieser Ansätze und das Nachdenken über geeignete Verpackungen, spezifisches Gewicht usw. der Enteisungsschicht sind wichtige praktische Herausforderungen, insbesondere in Bezug auf die Luft- und Raumfahrtanwendung. Das Papier eröffnet auch interessante Möglichkeiten rund um smartund flexible Wärmeverpackungen sowie Forschung zu thermischen Metamaterialien, um ihr volles Potenzial auszuschöpfen. Insgesamt ein hervorragender Schritt nach vorne “, sagte er.
Via : MIT