Новые перспективы борьбы с обледенением
 |
|
Лед не в состоянии удержаться на новой поверхности |
Зима приносит убытки энергетике, транспорту, коммунальному хозяйству и частным лицам — из-за обледенения самолетов задерживаются авиарейсы; обрываются провода линий электропередачи, оставляя без электроэнергии целые города; пешеходы скользят и падают. Идеи эффективных и устойчивых к условиям окружающей среды антиобледенительных средств разбиваются об упорное нежелание льда покидать поверхность, на которой он формируется. Исследователи из Университета Хьюстона сообщают о новой физической теории — локализации напряжения, с помощью которой можно предсказывать и корректировать свойства новых материалов. Предсказания, полученные с помощью теории, позволили разработать покрытие из кремнийорганического полимера, предотвращающее образование льда на любой поверхности («Materials Horizons», 2019; doi: 10.1039/C8MH01291A).
Руководитель исследования Хади Гасеми заявляет, что их теория исключает из разработки новых материалов метод проб и ошибок, заменив его стройным физическим подходом. По его словам, достаточно задать желаемые свойства будущего материала — антиобледенительный, антибактериальный или какой-нибудь другой — и, пользуясь принципом локализации напряжения, предсказать, какой материал нужно синтезировать. Впрочем, основы теории локализации напряжения для разработки ни антиобледенительных, ни антимикробных материалов в статье не раскрываются. Тем не менее исследователи утверждают, что именно с помощью новой теории они смогли получить материал, энергия адгезии льда к которому не превышает 1 кПа (для существующих ныне поверхностей она составляет 20–100 кПа). Этот кремнийорганический полимер гораздо более льдофобен, чем известные антиобледенительные материалы, в том числе и разработанные Гасеми и его коллегами ранее.
Новый полимер использует локализацию упругой энергии, благодаря которой в областях контакта с материалом лед трескается. В результате требуются минимальные усилия для того, чтобы лед оторвался от поверхности, — например, для удаления его с корпуса и крыльев самолета, если они будут обработаны этим составом, хватит несильного встречного потока воздуха. Кремнийорганическое покрытие можно нанести на любую поверхность простым распылением, оно отличается высокой механической прочностью и устойчивостью к ультрафиолету.