Перья пингвинов могут стать ключом к эффективной технологии борься с обледенением
Обледенение линий электропередач и опор во время Великого ледяного шторма 1998 года парализовало север США и юг Канады. Исследователи из Университета Макгилла, вдохновившись природой, нашли новый перспективный способ решения проблемы.
Их идея пришла от крыльев папуанских пингвинов, которые плавают в ледяных водах южного полярного региона. Их оперение остаётся свободным ото льда, даже когда температура внешней поверхности значительно ниже нуля.
«Сначала мы изучили свойства листа лотоса, который отлично отталкивает воду, но оказался менее эффективным против льда, — говорит Энн Кициг, директор Лаборатории биомиметического поверхностного инжиниринга. — Только начав исследовать свойства перьев пингвинов, мы обнаружили природный материал, способный отталкивать и воду, и лёд».
Сетка из тонкой проволоки повторяет водо- и ледоотталкивающие свойства перьев
«Мы выяснили, что иерархическое строение самих перьев обеспечивает водоотталкивающие свойства, а их зазубренные поверхности снижают адгезию льда, — объясняет Майкл Вуд, соавтор статьи в ACS Applied Material Interfaces. — Мы смогли воспроизвести этот комбинированный эффект с помощью сетки из лазерно-обработанной плетёной проволоки».
Кициг добавляет: «Ключ к сбрасыванию льда — это поры в сетке, которые втягивают воду при замерзании. Вода в этих порах замерзает последней, и, расширяясь, создаёт трещины, как в лотках для льда в морозилке. Нам нужно так мало усилий, чтобы удалить лёд, потому что трещина в каждой поре легко распространяется по поверхности проволоки».
Многообещающие результаты первых тестов
Испытания в аэродинамической трубе показали, что поверхности, покрытые стальной сеткой, на 95% эффективнее сопротивляются нарастанию льда, чем непокрытый лист полированной нержавеющей стали. Поскольку метод не использует химическую обработку, он предлагает потенциально не требующее обслуживания решение для ветряных турбин, опор ЛЭП и дронов.
«Вряд ли крылья самолётов когда-нибудь просто обернут металлической сеткой из-за рисков и регулирования в пассажирской авиации, — отмечает Кициг. — Однако возможно, что поверхность крыльев однажды приобретёт текстуру, которую мы исследуем, и обледенение будет предотвращаться комбинацией традиционных методов и поверхности, вдохновлённой крыльями пингвинов».
Результаты на данном этапе выглядят многообещающе, хотя необходимо дальнейшее исследование.