p (Phys.org) - Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Harvard inventou uma maneira de manter qualquer superfície metálica livre de gelo e geada. As superfícies tratadas rapidamente se desprendem, mesmo minúsculas, gotículas de condensação incipientes ou congelamento simplesmente por gravidade. A tecnologia impede que mantos de gelo se desenvolvam nas superfícies - e qualquer gelo que se forme, desliza sem esforço. p A descoberta, publicado online como um manuscrito recém-aceito em ACS Nano em 10 de junho, tem implicações diretas para uma ampla variedade de superfícies metálicas, como aquelas usadas em sistemas de refrigeração, turbinas eólicas, aeronave, embarcações marinhas, e a indústria da construção.

p O grupo, liderado por Joanna Aizenberg, Amy Smith Berylson Professora de Ciência de Materiais na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard (SEAS) e membro do corpo docente do Wyss Institute for Biologicamente Inspired Engineering em Harvard, anteriormente apresentou a ideia de que era possível criar uma superfície que evitasse completamente o gelo com revestimentos repelentes de gelo, inspirado na folha de lótus repelente de água. No entanto, essa técnica pode falhar sob alta umidade, pois as texturas da superfície ficam cobertas com condensação e geada.

p “A falta de uma forma prática de eliminar os defeitos intrínsecos e a falta de homogeneidade que contribuem para a condensação do líquido, fixação, congelando, e forte adesão, levantaram a questão de se qualquer superfície sólida (independentemente de sua topografia ou tratamento) pode ser verdadeiramente preventiva do gelo, especialmente em alta umidade, condições de formação de gelo, "Aizenberg disse.

p Para combater esse problema, os pesquisadores inventaram recentemente uma tecnologia radicalmente diferente que é adequada para alta umidade e pressão extrema, chamado SLIPS (Slippery Liquid Infused Porous Surfaces). SLIPS são projetados para expor um defeito, interface de líquido molecularmente plana, imobilizado por um sólido nanoestruturado oculto. Nessas superfícies escorregadias ultra-suaves, fluidos e sólidos semelhantes, incluindo gotas de água, condensação, geada, e até gelo sólido - pode deslizar facilmente.

p O desafio era aplicar essa tecnologia a superfícies de metal, especialmente porque esses materiais são onipresentes em nosso mundo moderno, de asas de avião a grades. Aizenberg e sua equipe desenvolveram uma maneira de revestir o metal com um material áspero ao qual o lubrificante pode aderir. O revestimento pode ser esculpido com precisão para travar o lubrificante e pode ser aplicado em grande escala, em superfícies de metal de forma arbitrária. Além disso, o revestimento é atóxico e anticorrosivo.

p Para demonstrar a robustez da tecnologia, os pesquisadores aplicaram com sucesso em aletas de resfriamento de refrigeradores e testaram sob um prolongado, condição de congelamento profundo. Em comparação com os sistemas de resfriamento "frost-free" existentes, sua inovação evitou completamente o congelamento com muito mais eficiência e por mais tempo.

p "Ao contrário das superfícies fóbicas de gelo inspiradas na folha de lótus, que falham em condições de alta umidade, Materiais fóbicos de gelo à base de SLIPS, como nossos resultados sugerem, pode prevenir completamente a formação de gelo a temperaturas ligeiramente abaixo de 0 ° C, enquanto reduz drasticamente o acúmulo de gelo e a adesão sob congelamento profundo, condições de formação de gelo, "disse Aizenberg.

p Além de permitir a remoção eficiente de gelo, a tecnologia reduz os custos de energia associados em várias ordens de magnitude. Assim, a abordagem prontamente escalável para superfícies metálicas escorregadias é uma grande promessa para ampla aplicação na indústria de refrigeração e aviação e em outros ambientes de alta umidade onde uma superfície fóbica de gelo é desejável.

p Por exemplo, uma vez que sua tecnologia é aplicada a uma superfície, gelo nos telhados, fios, sinais ao ar livre, e as turbinas eólicas podem ser facilmente removidas apenas pela inclinação, ligeira agitação, ou mesmo vento e vibrações.

p "Esta nova abordagem aos materiais fóbicos de gelo é uma ideia verdadeiramente disruptiva que oferece uma maneira de causar um impacto transformador nos custos de energia e segurança associados ao gelo, e estamos trabalhando ativamente com as indústrias de refrigeração e aviação para trazê-lo ao mercado, "disse Aizenberg.

p Aizenberg também é Professor de Química e Biologia Química no Departamento de Química e Biologia Química, e Susan S. e Kenneth L. Wallach Professor do Radcliffe Institute for Advanced Study, e Diretor do Instituto Kavli de Ciência e Tecnologia Bionano em Harvard. Seus co-autores incluem Philseok Kim, um Technology Development Fellow no Wyss Institute e SEAS; Tak-Sing Wong do Wyss Institute e SEAS; Jack Alvarenga, do Wyss Institute; Michael J. Kreder do Wyss Institute; e Wilmer E. Adorno-Martinez da Universidade de Porto Rico.