Băng gây ra sự tàn phá trên bề mặt, nhưng chúng ta có thể có một cách mới để ngăn chặn sự tích tụ của nó. Các nhà khoa học tại Đại học Northwestern đã chỉ ra rằng các bề mặt có kết cấu với các lớp mỏng oxit graphene có thể hoàn toàn không có sương giá trong thời gian dài.
Khi sương giá, băng và tuyết tích tụ trên bề mặt, nó có thể gây ra đủ loại rắc rối. Đường sá và vỉa hè trở nên trơn trượt và nguy hiểm, đường dây điện có thể bị hư hỏng và tính khí động học của cánh máy bay có thể bị ảnh hưởng. Việc chống lại sự tích tụ băng thường liên quan đến muối, nhiệt hoặc xẻng theo cách cũ, nhưng những cách này đi kèm với chi phí về môi trường, năng lượng và công sức.
Hiện nay, các nhà khoa học tại Đại học Northwestern đã phát triển một cách mới để tạo ra bề mặt chống sương giá. Nó bắt đầu với một kết cấu lấy cảm hứng từ lá cây, có các đỉnh và thung lũng nhỏ ngăn không cho sương giá lan đều trên bề mặt. Trong một nghiên cứu năm 2020, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng việc bổ sung loại cấu trúc bề mặt này, ở quy mô milimét, đã giúp giảm sự hình thành sương giá tới 80%.
Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã tiến xa hơn một vài bước. Họ đã bổ sung một lớp oxit graphene rất mỏng, chỉ dày 600 micromet, vào bề mặt của các thung lũng, chỉ rộng 5 mm (0,2 in) giữa mỗi đỉnh.
“Graphene oxide thu hút hơi nước và sau đó giới hạn các phân tử nước bên trong cấu trúc của nó”, Kyoo-Chul Kenneth Park, tác giả chính của nghiên cứu cho biết. “Vì vậy, lớp graphene oxide hoạt động như một thùng chứa để ngăn hơi nước đóng băng. Khi chúng tôi kết hợp graphene oxide với bề mặt macrotexture, nó chống lại sương giá trong thời gian dài ở trạng thái siêu bão hòa cao. Bề mặt lai trở thành vùng ổn định, lâu dài và không có sương giá”.
Quả thực, bề mặt mới đã chống lại 100% sự hình thành sương giá trong hơn 150 giờ, tức là gần một tuần. Lâu hơn nhiều so với hầu hết các loại lớp phủ chống băng khác và nó thực hiện điều đó một cách thụ động, không cần điện hoặc các thành phần hoạt động. Bản thân bề mặt cũng sẽ bền lâu.
Nhóm nghiên cứu cho biết cấu trúc bề mặt mới có thể được áp dụng ở bất kỳ nơi nào sương giá trở thành mối phiền toái – trên bề mặt xe cộ và máy bay, đường dây điện, bên trong tủ đông, thậm chí có thể là vỉa hè và đường sá.
Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science Advances.
Nguồn: NewAtlas
12 Phát minh tuyệt vời cho việc khai thác gỗ
