Крила без лед чрез nanostructuring

Новите повърхности отблъскват водата и предотвратяват образуването на лед

Термографско изображение на силно подхладена, все още течна капка вода върху плазмен функционализиран наноструктуриран филм. Fraunhofer IGB
чете на глас

Изследователи на Fraunhofer са разработили наноструктурирани повърхности, върху които водата се отблъсква и на практика не се образува лед, дори при температури на замръзване. В бъдеще те могат да се използват на крилата на самолетите, но и на вятърни турбини.

Безопасност на първо място, дори и във въздушното движение. Ефектите от ниските температури тази зима се усещат от почти всеки пътник. Ако термометърът падне под нулата градуса, преди това замразените крила на самолета първо трябва да бъдат размразени с средство за обезледяване. Ледът на крилата нарушава аеродинамиката токът, необходим за издигането, може да се прекъсне.

Предвижда се и по време на полета. Част от горещия изгорен въздух на двигателя се отклонява и насочва в крилата. Така те се нагряват, така да се каже, за да се предотврати повторно замръзване. Скъп и благоприятен за климата ефект: Разходът на гориво на самолета може да се увеличи с до 30 процента.

Оборудване против лед за пластмасови повърхности

Следователно изследователи от Института за междуличностно инженерство и биотехнологии Fraunhofer разработват съвместно с партньори по проекта, спонсориран от Федералното министерство на образованието и научните изследвания (BMBF) и от спонсора на проекта Карлсруе (PTKA). Съвместният проект Nanodyn е противообледенително оборудване за пластмасови повърхности.

За тази цел те произвеждат водоотблъскващи микро- и наноструктурирани слоеве, върху които водата остава течна дори при температури под нулата и по този начин изобщо не образува лед. Причината: Слоевете не осигуряват ядра на кристализация на повърхността на водата, която иска да замръзне, и тя остава в "силно преохладено" английско преохладено състояние. показ

"И дори ако водата замръзне, нашето оборудване против заледяване намалява прилепването на лед с повече от 90 процента", потвърждава Майкъл Хаупт от IGB, резултатите от теста в ледената камера при минус 30 градуса,

Силно реактивни молни фракции

Изследователите използват плазмени технологии за разделяне на структурираните слоеве върху пластмасови филми, изработени от ударен и удароустойчив полиуретан (PU). За тази цел филмът се насочва във вакуумна камера, в която така наречената плазма модифицира повърхността. В плазма газовите молекули се възбуждат и фрагментират чрез прилагане на високочестотно електрическо напрежение.

HochТова силно реактивни газови молни фракции вече могат да се свържат с повърхността на филмите: образува се слой, обяснява основният. „Чрез оптимизиране на различни параметри на процеса, като вида и количеството на използвания плазмен газ, температурата, налягането и времето на обработка, можем да произведем много тънки наноструктурирани слоеве.“

Тези подредени структури са с размер само няколко нанометра, но оказват голямо влияние върху свойствата на омокряне: Ако водата се изведе на повърхността на филма, тя се свива в сферична капчица, която след това се дължи само на минималното взаимодействие с повърхността на него се отблъсква.

Никога повече не деактивираме самолети?

И как е филмът на крилата на самолета? Може да прехвърлим разработения процес в индустриален мащаб. Един от нашите партньори по проекта, производител на растения, може да покрива цели филмови паяжини в големи плазмени камери, “казва Haupt. И наноструктурираният филм може след това просто да бъде залепен за крилата. Скъпото обезледяване на въздухоплавателните средства, големи количества агенти за размразяване и най-вече авиационното гориво могат да бъдат спестени и по този начин да се избегнат значителни количества емисии на CO2.

Областите на приложение са разнообразни: Дори и при вятърни турбини, които спират през зимата поради обледеняване или работят неуравновесени, на слънчеви панели, въздушни линии и строителни части, наноструктурираните повърхности биха служили добре. Освен това оборудването против заледяване би допринесло значително за безопасността.

(Институт за междуличностно инженерство и биотехнологии Fraunhofer IGB, 28.02.2011 - DLO)