O tempo gelado é responsabilizado por perdas de bilhões de dólares todos os anos nos Estados Unidos, incluindo atrasos e danos relacionados a viagens aéreas, infraestrutura e instalações de geração e transmissão de energia. Sendo eficaz, materiais de degelo duráveis ​​e ambientalmente estáveis ​​foram frustrados pela tenacidade teimosa com a qual o gelo adere aos materiais nos quais se forma.

Pesquisadores da Universidade de Houston relataram uma nova teoria em física chamada localização de estresse, que eles usaram para ajustar e prever as propriedades de novos materiais. Com base nessas previsões, os pesquisadores relataram em Horizontes de materiais que eles criaram um revestimento de polímero de silicone durável capaz de repelir gelo de qualquer superfície.

"Nós desenvolvemos um novo conceito físico e o material gelofóbico correspondente que mostra adesão ao gelo extremamente baixa, embora tenha mecânica de longo prazo, durabilidade química e ambiental, " eles escreveram.

Hadi Ghasemi, Bill D. Cook, professor assistente de engenharia mecânica na UH e autor correspondente do trabalho, disse que as descobertas sugerem uma maneira de eliminar a tentativa e erro da busca por novos materiais, de acordo com o movimento da ciência dos materiais em direção a uma abordagem baseada na física.

"Você insere as propriedades que deseja, e o princípio dirá qual material você precisa sintetizar, " ele disse, observando que o conceito também pode ser usado para prever materiais com excelentes propriedades antibacterianas ou outras propriedades desejáveis.

Seus colaboradores no projeto incluem Payman Irajizad, Abdullah Al-Bayati, Bahareh Eslami, Taha Shafquat, Masoumeh Nazari, Parham Jafari, Varun Kashyap e Ali Masoudi, tudo com o Departamento de Engenharia Mecânica da UH, e Daniel Araya, um ex-membro do corpo docente da UH que agora está no Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins.

Ghasemi já havia relatado o desenvolvimento de vários novos materiais gelofóbicos, mas ele disse aqueles, como outros materiais existentes, não foi capaz de superar completamente o problema da aderência do gelo à superfície, junto com questões de durabilidade mecânica e ambiental. A nova compreensão da localização de tensão permite que o novo material evite que, ele disse.

O novo material usa localização de energia elástica onde o gelo encontra o material, desencadeando rachaduras na interface que se desprendem do gelo. Ghasemi disse que requer força mínima para causar as rachaduras; o fluxo de ar sobre a superfície de um avião atua como um gatilho, por exemplo.

O material, que é aplicado como um spray, pode ser usado em qualquer superfície, e Ghasemi disse que os testes mostraram que ele não é apenas mecanicamente durável e não é afetado pelos raios ultravioleta - importante para aeronaves que enfrentam constante exposição ao sol - mas também não altera o desempenho aerodinâmico da aeronave. O teste indica que vai durar mais de 10 anos, sem necessidade de reaplicar, ele disse.