Нова технология почиства повърхностите от лед само с помощта на електричество

Всяка година изразходваме милиарди за борба със снега и леда. Нов метод, разработен от изследователи от САЩ, може да помогне на традиционните химически средства. Той използва присъщите на леда електрически свойства за неговото отстраняване, щади околната среда и не изисква високи разходи за енергия.

Ниските температури създават сериозни проблеми с обледеняването на автомобилите, самолетите, термопомпите и другото оборудване. Обикновено за обезледяване на повърхностите се използват нагреватели, които консумират много енергия, или химикали, които са скъпи и опасни за околната среда. Изследователите от Политехническия университет във Вирджиния имат различен подход. Те решават да се борят с леда, като използват неговите собствени физични свойства.

Разработеният от тях метод за електростатично размразяване (EDF) се основава на контролиране на микроскопичните електрически заряди или „йонни дефекти“, които естествено се образуват в нарастващия слой слана. При образуването на ледени кристали водните молекули образуват ледена решетка.

Понякога обаче се появяват дефекти, които леко нарушават тази структура, като например допълнителен и липсващ водороден йон. Тези миниатюрни нарушения се наричат йонни дефекти – петна върху сланата с локален дисбаланс на положителен или отрицателен заряд.

Новият метод включва прилагане на високо напрежение към електрод, поставен върху замръзналата повърхност. Учените предполагат, че това би трябвало да накара отрицателните йонни дефекти в замръзването да се движат нагоре, а положителните – надолу. Силно поляризираната замръзналост ще бъде привлечена от електрода достатъчно, за да накара кристалите на замръзналостта да се разрушат и да се отделят от повърхността.

Предварителните експерименти вече потвърдиха перспективността на метода. Докато пасивната медна плоча отстранява 15% от замръзването поради слабата естествена самополяризация на леда, прилагането на напрежение от само 120 волта увеличава ефективността на размразяването с до 40%, а на 550 волта – с до 50%.

Тук обаче екипът се сблъсква с неочаквано препятствие, съобщава IE. По-нататъшното увеличаване на напрежението започва да забавя допълнително размразяването. Както се оказа, това явление се дължи на изтичане на заряда. При по-високи напрежения електрическият заряд от замръзването изтичал в медната подложка.

За да се реши този проблем е използвана силно изолираща, задържаща въздуха, суперхидрофобна повърхност, за да се повиши ефективността на системата. С тази оптимизирана подложка по-високите напрежения работят по първоначалния замисъл, като премахват до 75 % от заледяванията.

Потенциалните приложения на EDF варират от автомобилни предни стъкла и самолетни крила до промишлени хладилни системи и битови термопомпи.