Cientistas da Rice University modificaram seu degelador à base de grafeno para resistir à formação de gelo bem abaixo do ponto de congelamento e adicionaram capacidades superhidrofóbicas. O filme robusto destina-se ao uso em ambientes extremos, bem como em aeronaves, linhas de energia e navios. Crédito:Tour Group / Rice University
Cientistas da Rice University desenvolveram seu degelo à base de grafeno para servir a um propósito duplo. O novo material ainda derrete gelo de asas e fios quando as condições ficam muito frias. Mas se o ar estiver acima de 7 graus Fahrenheit, o gelo não se formará.
O laboratório do químico James Tour, do Rice, deu ao seu degelador capacidades super-hidrofóbicas (repelentes de água) que evitam passivamente que a água congele acima de 7 graus. A película resistente que se forma quando o degelador é pulverizado sobre uma superfície é feita de nanofitas de grafeno da espessura de um átomo que são condutoras, portanto, o material também pode ser aquecido com eletricidade para derreter gelo e neve em condições mais frias.
O material pode ser revestido por spray, tornando-o adequado para grandes aplicações como aeronaves, linhas de energia, domos de radar e navios, de acordo com os pesquisadores. O estudo foi publicado este mês na revista American Chemical Society. Materiais e interfaces aplicados ACS .
"Aprendemos a fazer um material resistente ao gelo para condições mais amenas, nas quais o aquecimento nem é necessário, mas ter a opção é útil, "Tour disse." O que temos agora é muito fino, revestimento robusto que pode manter grandes áreas livres de gelo e neve em uma ampla gama de condições. "
Percorrer, autores principais Tuo Wang, um estudante de pós-graduação da Rice, e Yonghao Zheng, um pesquisador de pós-doutorado de arroz, e seus colegas testaram o filme em vidro e plástico.
As amostras de teste mostram um filme à base de nanofita de grafeno desenvolvido na Rice University com propriedades de degelo ativas e passivas. Quando o filme à esquerda é aquecido sem a aplicação de lubrificantes, o gelo derrete, mas as gotas de água permanecem na superfície. Com lubrificantes, à direita, o gelo começa a derreter e deslizar. O material pode ser adequado para aplicações de degelo e antigelo em ambientes extremos. Crédito:Tour Group / Rice University
Os materiais são super-hidrofóbicos se tiverem um ângulo de contato com a água maior que 150 graus. O termo se refere ao ângulo em que a superfície da água encontra a superfície do material. Quanto maior o beading, quanto maior o ângulo. Um ângulo de 0 graus é basicamente uma poça, enquanto um ângulo máximo de 180 graus define uma esfera apenas tocando a superfície.
Os filmes de arroz usam nanofitas de grafeno modificadas com um composto de flúor para aumentar sua hidrofobicidade. Eles descobriram que nanofitas modificadas com cadeias perfluoradas mais longas resultaram em filmes com um maior ângulo de contato, sugerindo que os filmes são ajustáveis para condições particulares, Tour disse.
O aquecimento das superfícies de teste até a temperatura ambiente e o resfriamento novamente não afetaram as propriedades do filme, ele disse.
Os pesquisadores descobriram que abaixo de 7 graus, a água condensaria dentro dos poros da estrutura, fazendo com que a superfície perca suas propriedades super-hidrofóbicas e gelo-fóbicas. Nesse ponto, aplicar pelo menos 12 volts de eletricidade os aqueceu o suficiente para reter suas propriedades repelentes.
Aplicar 40 volts ao filme trouxe-o à temperatura ambiente, mesmo se a temperatura ambiente fosse 25 graus abaixo de zero. O gelo que se formou nessa temperatura derreteu após 90 segundos de aquecimento resistivo.
Os pesquisadores descobriram que, embora eficaz, o modo de degelo não removeu a água completamente, já que alguns permaneceram presos nos poros entre os feixes de nanofibras ligados. Adicionar um lubrificante com baixo ponto de fusão (menos 61 graus F) ao filme tornou a superfície escorregadia, acelerou o degelo e economizou energia.
