На лобовом стекле вашего автомобиля, лед - просто неприятность. Но лед на самолете, ветровой турбине, нефтедобывающей платформе или линии электропередач, может вызвать опасную ситуацию. И его удаление с помощью химических реагентов или вручную - зачастую трудоемко и дорого.

Ситуация может скоро поменяться благодаря стойкому, недорогому противообледенительному покрытию, разработанному в Исследовательском Университете Мичигана. Тонкий, прозрачный и слегка резиновый на ощупь материал может сделать так, что лед будет соскальзывать с оборудования, самолетов и лобовых стекол автомобилей за счет силы тяжести или легкого ветра. Это может серьезно повлиять на такие отрасли, как энергетика, судоходство и транспорт, где лед является постоянной проблемой в условиях холодного климата.

Новое покрытие также позволит экономить на разморозке морозильных камер, которые сегодня полагаются на сложные системы разморозки, потребляющие много энергии.

Материал изготовлен на основе сложной смеси из синтетической резины. Причем, создатели отошли от традиционных подходов, которые делали поверхность либо водоотталкивающей, или очень скользкой.

“Исследователи пытались в течение многих лет снизить прочность сцепления льда с помощью химии, делая все более и более качественные водоотталкивающие покрытия”, - сказал Кевин Головин [Kevin Golovin], доктор в области материаловедения и инженерии. “Мы открыли новый подход, который меняет саму физику отрыва льда от поверхности”.

Под руководством Аниши Тутеи [Anish Tuteja], доцента материаловедения и инженерии, команда изначально экспериментировала с водоотталкивающими поверхностями, но вскоре обнаружили, что они не были достаточно эффективны. Однако, в ходе своих экспериментов, они заметили нечто неожиданное: резиновые покрытия работали лучше, даже если они не были водоотталкивающими. В конечном счете, они обнаружили, что способность отталкивать воду, вообще не важна. Резиновые покрытия отталкивали лед из-за другого явления, называемого “межфазовая кавитация”.

Головин объясняет, что две жесткие поверхности, скажем, лед и ваше лобовое стекло автомобиля, могут прочно сцепится друг с другом и потребуется приложить большое усилие, чтобы разорвать связь между ними. Но благодаря межфазной кавитации, твердый материал, который прилипает к резиновой поверхности, ведет себя по-другому. Даже небольшое усилие может деформировать резиновую поверхность, тем самым освобождая твердый материал.

“Никто не исследовал идею, что обрезинивание материала может уменьшить адгезию льда”, сказал Тутея. “Лед - замерзшая вода, так что люди предполагали, что отталкивающие лед поверхности должны были также отталкивать воду. Это были весьма серьезные ограничения”.

Новый подход позволяет значительно повысить прочность противообледенительных покрытий, которые ранее полагались на хрупкие материалы, которые теряли свои свойства после нескольких циклов замораживания и оттаивания. Новое покрытие успешно прошло различные лабораторные тесты, такие как: усилие на отрыв, солевая коррозия, высокие и низкие температуры, механическое стирание и сотни циклов замораживания - оттаивания.

Команда также обнаружила, что слегка изменяя гладкость и упругость покрытия, можно настроить баланс между отталкиванием льда и долговечностью. Более мягкие поверхности, как правило, лучше отталкивают лед, но менее прочны, а обратное утверждение верно для более твердых покрытий. Головин считает, что эта гибкость позволит им создавать покрытия для многих сфер применения данных материалов.

“Покрытие самолета, например, должно быть чрезвычайно прочным, но при этом может не слишком хорошо отталкивать лед. Сильный ветер и вибрация, помогут предотвратить обледенение”, - сообщил Головин. “Покрытие для морозильной камеры, с другой стороны, может быть менее прочным. Однако, необходимо, чтобы оно отталкивало лед только силой тяжести и незначительными вибрациями. Что хорошо в нашем подходе, так это гибкость настройки”.

Командой уже разработаны сотни противообледенительных составов. Некоторые из них грубые на ощупь, а другие гладкие, одни водоотталкивающие, а другие - нет.

“Я думаю, что первое коммерческое применение будет в сфере транспортировки замороженных пищевых продуктов, где приклеивание упаковки является распространенной проблемой. Мы, вероятно, увидим это в течение следующего года”, сказал Тутея. “Использовать эту технологию сразу для автомобилей и самолетов будут очень сложно из-за жестких требований к прочности и безопасности, но мы работаем над этим”.

Команда получила финансирование и помощь со стороны программы U-M MTRAC, созданной для поддержки новых инноваций, которые демонстрируют высокий коммерческий потенциал и сосредоточена на обеспечении комфортных условий для бизнеса, предоставляя новым высокотехнологичным компаниям доступ к различным ресурсам.