作者zxcvxx (zxcvxx)
看板ChemEng
标题[材料] 无须耗能或化学物质就能消除结冰之材料
时间Tue Sep 18 09:13:04 2018
无须耗能或化学物质就能消除结冰之材料
http://bit.ly/2PMbiq5
在低温下使用的设备,例如飞机机翼、海上钻油平台、高架电线、风力发电机巨型叶片上
,结冰可能会导致性能不佳甚至灾难性故障,为了防止这种问题通常需要高耗能的加热系
统或是对环境有害的化学药剂。最近麻省理工学院一篇刊登在Science Advances上的文章
中,开发出一种利用太阳能的全被动式抗结冰方法。
以往常用於飞机的除冰喷雾剂的主要成分是乙二醇,具有毒性且对环境不友善。出於成本
和安全考量,航空公司也不喜欢使用主动加热。麻省理工的研究人员在以往的研究中使用
超疏水表面以防止结冰,但这些涂层仍可能会受到结霜的影响,因为结霜是由气体直接凝
华成固体而形成。
新的系统由简单的三层材料构成,可以加工或涂覆到欲处理的表面上。顶层材料可以吸收
入射的阳光并将其转换为热量,能源吸收和转换效率非常高,可吸收95%的入射阳光,而
再辐射仅损失3%,但若只有在阳光下的部分发热并无助於除冰。因此团队加入第二层,
厚度仅400微米的铝层,能有效地将热量横向散布到其他表面。底层是用泡沫材料做热绝
缘,以防止热量扩散到其他地方。
研究团队进行了多种测试,包括详细的实验室量测和户外真实测试,以证明系统的有效性
。结果发现,他们的材料能让边界层,即冰与表面接触的地方,融化到形成一层薄薄的水
,这将使表面滑动让上方的冰块滑下。熔化不仅仅局限於直接暴露在阳光下的区域,不需
要多余的动作或能源,甚至可以使用人工照明在夜间进行除冰。
未来该系统可以找到更广泛的商业用途,例如防止建筑物屋顶结冰,或其他航空甚至太空
应用。该团队将继续研究以测试其寿命和最佳应用方法,同时并表示其基本系统已可立即
用於某些特定应用。
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