Grafeenikiht ei lase jääl tekkida – ka näiteks lennuki tiibadele

Kui mistahes pinnale kanda grafeenikiht, millel on kõrgendused (fotol on need kaetud jääkristallidega), siis kogunebki jää vaid kõrgendustele ja enamus pinnast jääb jäitevabaks. Foto: Northwesterni ülikool

Grafeenoksiidiga tekstureeritud pinnad jäävad püsivalt härmatise vabaks, pakkudes potentsiaalset lahendust jää kogunemise vältimiseks neil pindadel kus seda ei soovita.

Northwesterni ülikooli teadlased on leidnud viisi, kuidas hoida pindu härmatise eest kaitstuna. Nad näitasid, et peente tekstuuride ja õhukeste grafeenoksiidikihtidega kaetud pinnad võivad püsida härmatise vabadena pikema aja jooksul.

Kui pindadele koguneb härmatis, jää või lumi, võib see põhjustada mitmesuguseid probleeme – näiteks muutuvad teed ja kõnniteed libedaks, elektriliinid võivad kahjustuda ja lennukitiibade aerodünaamika võib halveneda. Jää vastu võitlemiseks kasutatakse sageli soola, kuumust või lihtsalt labidat, kuid need meetodid nõuavad kas keskkonda koormavaid, energiamahukaid või füüsilist pingutust nõudvaid lahendusi.

Nüüd on Northwesterni ülikooli teadlased välja töötanud uue lähenemise härmatise tõrjumiseks. Inspiratsiooni said nad lehtede tekstuurist, mille pinnal olevad väikesed tipud ja lohud takistavad härmatise ühtlast levikut üle pinna. 2020. aastal läbi viidud uuringus leidsid nad, et sellise millimeetriskaalas tekstuuri lisamine võib vähendada härmatise teket kuni 80%.

Uues uuringus astusid teadlased veel sammu edasi, kattes lohkudega pinna väga õhukese grafeenoksiidikihiga, mis oli vaid 600 mikromeetrit paks.

Uuringus tõdeti, et grafeenoksiid tõmbab ligi veeauru ning hoiab veemolekulid oma struktuuris kinni, selgitas uuringu juhtiv autor Kyoo-Chul Kenneth Park. Grafeenoksiidikiht toimib justkui konteinerina, mis takistab veeauru külmumist. Grafeenoksiidiga kaetud väikeste tipukeste ja lohukestega pind suutis püsida härmavabana pikka aega ka kõrge üleküllastumise tingimustes. Pinnast sai stabiilne ja pikaajaline härmatise vaba tsoon.

Tõepoolest, see pind püsis härmatisevaba 100% ulatuses üle 150 tunni ehk peaaegu terve nädala – see on märkimisväärselt pikem aeg kui enamikul teistel jäätõrjepindadel, ning seda saavutati ilma elektri või teiste aktiivsete komponentideta.

Park märkis, et enamik teisi härmatise vastaseid pindu on vastuvõtlikud kahjustustele, mis aja jooksul nende tõhusust vähendavad. Seevastu nende härmavastane mehhanism demonstreeris vastupidavust kriimustustele, pragudele ja saasteainetele.

Teadlaste sõnul võiks selline uus pinnastruktuur leida rakendust kõikjal, kus härmatise teke ja jäätumine on probleemiks – näiteks sõidukite ja lennukite pindadel, elektriliinidel, külmikute sisemuses, ning isegi kõnniteedel ja teedel.

Allikas: NewAtlas