安阿伯市MI -一种新的涂料了冰毫不费力地从长达数十年甚至大型研究表面已经接近他们的目标ice-proofing货船,飞机、电线和其它大型结构。

喷涂涂料,密歇根大学的发展,导致冰下降远离结构——不管他们的大小只有微风的力量,或经常冰本身的重量。在测试模拟电线,立即涂料流冰。研究发表在一篇论文科学。

研究人员克服了先前的主要限制ice-repellent coatings-while他们好小的区域,研究人员发现在实地测试,他们没有非常大的表面流冰他们希望一样有效。这是一个问题,因为冰往往导致surfaces-sapping最大效率的最大问题,危及安全,需要昂贵的去除。

他们清除了这个障碍的“美丽的示范力学。“西班牙Tuteja,材料科学和工程学副教授,描述了他和他的同事们转向了另一个属性,188金宝搏bet官网不知名的糖衣的研究。

“数十年来,涂层的研究都集中在降低粘附强度,单位面积上的受力要求撕一张冰从表面上看,“Tuteja说。“这一战略的问题是,片冰越大,需要更多的力量。我们发现我们遇到低粘附强度的限制,和我们的涂料成为无效后表面积有足够大的。”

新的涂料解决这个问题通过引入第二个策略:界面韧性低,缩写点燃。较低的表面界面韧性鼓励裂缝形成冰和表面之间。不像打破了冰盖表面的附着力,这就需要把整个表自由,只有打破了表面裂纹沿前缘自由。一旦开始,它可以迅速传遍整个冰表面,无论其大小。

“想象把地毯在地板上,”Michael Thouless说珍妮约翰逊葡萄酒工程机械工程教授。“地毯越大,就越难。你抵制的力量整个地毯和地板之间的接口。摩擦力是类似于界面强度。

“但现在想象有皱纹,地毯。请推,很容易起皱在地毯,不管多大的地毯。传播皱纹的阻力是类似于界面韧性抗裂纹的传播。”

Thouless说界面韧性的概念是众所周知的在断裂力学领域,它支撑产品,如层压表面和adhesive-based飞机关节。但直到现在,它还没有被应用在冰减灾。进步时Thouless得知Tuteja之前的工作,看到了一个机会。

“传统上,断裂力学研究人员只关心界面韧性,和冰减灾研究人员往往只关心界面强度、“Thouless说。“但是这两个参数是重要的对于理解粘连。

“我向西班牙指出,如果他测试增加长度的冰,他就会发现破坏载荷将会上升,而界面强度是重要的,但一旦韧性成为重要的高原。西班牙和他的学生尝试实验,最终和一个非常美丽的示范的力学,和冰粘附的新概念。”

测试这个想法,Tuteja团队使用一种技术在先前的涂层研究他磨练。映射出一个巨大的图书馆的性质的物质,添加界面韧性以及粘附强度方程,数学上他们能够预测涂层的性能而不需要测试每一个身体。这使他们编造各种各样的组合,每一个都有专门定制的界面韧性和粘附强度之间的平衡。

他们测试了各种涂料对大型surfaces-a刚性铝片约3英尺平方,和一个灵活的铝块大约1英寸宽,3英尺长,模仿电源线。在每个表面,冰掉立即由于自身重量。它卡住了快,然而,控制面,是相同的大小为1是裸露的,另一个是涂有早期icephobic涂层。

团队的下一个步骤是提高其耐久性的涂料。

本文题为“低界面韧性材料有效的大规模的除冰。188金宝搏bet官网“除了Tuteja和Thouless,团队包括密歇根大学高分子科学与工程研究生研究员阿布禅和前密歇根大学材料科学与工程博士生凯文的要求。188金宝搏bet官网美国海军研究办公室,美国空军科学研究办公室和美国国家科学基金会和Nanomanufacturing项目(批准号1351412)资助的研究。

本文由加布樱桃。