Επιφάνειες γραφενίου για τον παγετό εμπνευσμένες από φύλλα
Επιφάνειες γραφενίου εμπνευσμένες από φύλλα απωθούν το σχηματισμό παγετού για μια εβδομάδα.
Επιστήμονες του Πανεπιστημίου Northwestern έδειξαν ότι οι επιφάνειες με υφή με λεπτά στρώματα οξειδίου του γραφενίου μπορούν να παραμείνουν εντελώς απαλλαγμένες από τον παγετό για μεγάλα χρονικά διαστήματα: Όταν ο παγετός, ο πάγος και το χιόνι συσσωρεύονται σε επιφάνειες, μπορεί να προκαλέσουν κάθε είδους προβλήματα. Οι δρόμοι και τα πεζοδρόμια γίνονται ολισθηρά και επικίνδυνα, τα καλώδια ρεύματος μπορεί να υποστούν ζημιές και η αεροδυναμική των πτερύγων των αεροσκαφών μπορεί να επηρεαστεί. Η αντιμετώπιση της συσσώρευσης πάγου περιλαμβάνει συνήθως αλάτι, θερμότητα ή τα παλιά καλά φτυάρια, αλλά αυτά έχουν περιβαλλοντικό κόστος, κόστος ενέργειας και κόστος προσπάθειας αντίστοιχα.
Τώρα, επιστήμονες του Πανεπιστημίου Northwestern ανέπτυξαν έναν νέο τρόπο για την κατασκευή επιφανειών που απωθούν τον παγετό. Η αρχή γίνεται με μια υφή εμπνευσμένη από τα φύλλα, τα οποία έχουν μικροσκοπικές κορυφές και κοιλάδες που εμποδίζουν τον παγετό να εξαπλωθεί ομοιόμορφα στην επιφάνεια. Σε μια μελέτη του 2020, η ομάδα διαπίστωσε ότι η προσθήκη αυτού του είδους της επιφανειακής δομής, σε κλίμακα χιλιοστών, βοήθησε στη μείωση του σχηματισμού παγετού έως και 80%.
Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές προχώρησαν μερικά βήματα παραπέρα. Πρόσθεσαν ένα πολύ λεπτό στρώμα οξειδίου του γραφενίου, πάχους μόλις 600 μικρομέτρων, στην επιφάνεια των κοιλάδων, οι οποίες είχαν πλάτος μόλις 5 mm (0,2 in) μεταξύ κάθε κορυφής. «Το οξείδιο του γραφενίου προσελκύει τους υδρατμούς και στη συνέχεια περιορίζει τα μόρια του νερού μέσα στη δομή του», δήλωσε ο Kyoo-Chul Kenneth Park, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. «Έτσι, το στρώμα του οξειδίου του γραφενίου λειτουργεί σαν δοχείο που εμποδίζει τους υδρατμούς να παγώσουν. Όταν συνδυάσαμε το οξείδιο του γραφενίου με την επιφάνεια της μακροσύνθεσης, αντιστάθηκε στον παγετό για μεγάλο χρονικό διάστημα σε υψηλό υπερκορεσμό. Η υβριδική επιφάνεια γίνεται μια σταθερή, μακράς διάρκειας, ελεύθερη από παγετό ζώνη».
Σίγουρα, η νέα επιφάνεια αντιστάθηκε στο 100% του σχηματισμού παγετού για πάνω από 150 ώρες, δηλαδή σχεδόν μια εβδομάδα. Αυτό είναι πολύ περισσότερο από τους περισσότερους άλλους τύπους παγοανθεκτικών επικαλύψεων, και το κάνει παθητικά, χωρίς να απαιτεί ηλεκτρισμό ή ενεργά εξαρτήματα. Η ίδια η επιφάνεια θα πρέπει να είναι επίσης μακράς διαρκείας. «Οι περισσότερες άλλες αντιπαγωτικές επιφάνειες είναι επιρρεπείς σε ζημιές από γρατζουνιές ή μόλυνση, γεγονός που υποβαθμίζει την απόδοση της επιφάνειας με την πάροδο του χρόνου», δήλωσε ο Park. «Όμως ο δικός μας αντιπαγωτικός μηχανισμός επιδεικνύει ανθεκτικότητα στις γρατζουνιές, τις ρωγμές και τους ρύπους, παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής της επιφάνειας».
Πηγή: https://newatlas.com/materials/leaf-surfaces-material-frost-deicing-graphene/
Photo: Christina & Peter: https://www.pexels.com/el-gr/photo/winter-garden-29984985/
Επιστήμονες του Πανεπιστημίου Northwestern έδειξαν ότι οι επιφάνειες με υφή με λεπτά στρώματα οξειδίου του γραφενίου μπορούν να παραμείνουν εντελώς απαλλαγμένες από τον παγετό για μεγάλα χρονικά διαστήματα: Όταν ο παγετός, ο πάγος και το χιόνι συσσωρεύονται σε επιφάνειες, μπορεί να προκαλέσουν κάθε είδους προβλήματα. Οι δρόμοι και τα πεζοδρόμια γίνονται ολισθηρά και επικίνδυνα, τα καλώδια ρεύματος μπορεί να υποστούν ζημιές και η αεροδυναμική των πτερύγων των αεροσκαφών μπορεί να επηρεαστεί. Η αντιμετώπιση της συσσώρευσης πάγου περιλαμβάνει συνήθως αλάτι, θερμότητα ή τα παλιά καλά φτυάρια, αλλά αυτά έχουν περιβαλλοντικό κόστος, κόστος ενέργειας και κόστος προσπάθειας αντίστοιχα.
Τώρα, επιστήμονες του Πανεπιστημίου Northwestern ανέπτυξαν έναν νέο τρόπο για την κατασκευή επιφανειών που απωθούν τον παγετό. Η αρχή γίνεται με μια υφή εμπνευσμένη από τα φύλλα, τα οποία έχουν μικροσκοπικές κορυφές και κοιλάδες που εμποδίζουν τον παγετό να εξαπλωθεί ομοιόμορφα στην επιφάνεια. Σε μια μελέτη του 2020, η ομάδα διαπίστωσε ότι η προσθήκη αυτού του είδους της επιφανειακής δομής, σε κλίμακα χιλιοστών, βοήθησε στη μείωση του σχηματισμού παγετού έως και 80%.
Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές προχώρησαν μερικά βήματα παραπέρα. Πρόσθεσαν ένα πολύ λεπτό στρώμα οξειδίου του γραφενίου, πάχους μόλις 600 μικρομέτρων, στην επιφάνεια των κοιλάδων, οι οποίες είχαν πλάτος μόλις 5 mm (0,2 in) μεταξύ κάθε κορυφής. «Το οξείδιο του γραφενίου προσελκύει τους υδρατμούς και στη συνέχεια περιορίζει τα μόρια του νερού μέσα στη δομή του», δήλωσε ο Kyoo-Chul Kenneth Park, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. «Έτσι, το στρώμα του οξειδίου του γραφενίου λειτουργεί σαν δοχείο που εμποδίζει τους υδρατμούς να παγώσουν. Όταν συνδυάσαμε το οξείδιο του γραφενίου με την επιφάνεια της μακροσύνθεσης, αντιστάθηκε στον παγετό για μεγάλο χρονικό διάστημα σε υψηλό υπερκορεσμό. Η υβριδική επιφάνεια γίνεται μια σταθερή, μακράς διάρκειας, ελεύθερη από παγετό ζώνη».
Σίγουρα, η νέα επιφάνεια αντιστάθηκε στο 100% του σχηματισμού παγετού για πάνω από 150 ώρες, δηλαδή σχεδόν μια εβδομάδα. Αυτό είναι πολύ περισσότερο από τους περισσότερους άλλους τύπους παγοανθεκτικών επικαλύψεων, και το κάνει παθητικά, χωρίς να απαιτεί ηλεκτρισμό ή ενεργά εξαρτήματα. Η ίδια η επιφάνεια θα πρέπει να είναι επίσης μακράς διαρκείας. «Οι περισσότερες άλλες αντιπαγωτικές επιφάνειες είναι επιρρεπείς σε ζημιές από γρατζουνιές ή μόλυνση, γεγονός που υποβαθμίζει την απόδοση της επιφάνειας με την πάροδο του χρόνου», δήλωσε ο Park. «Όμως ο δικός μας αντιπαγωτικός μηχανισμός επιδεικνύει ανθεκτικότητα στις γρατζουνιές, τις ρωγμές και τους ρύπους, παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής της επιφάνειας».
Πηγή: https://newatlas.com/materials/leaf-surfaces-material-frost-deicing-graphene/
Photo: Christina & Peter: https://www.pexels.com/el-gr/photo/winter-garden-29984985/
