Een werktuigbouwkundig ingenieur van de Universiteit van Houston heeft een spuitbaar materiaal ontwikkeld om ijs af te werpen dat 100 keer sterker is dan alle andere. Het nieuwe duurzame coatingmateriaal is door Boeing getest onder eroderende regenomstandigheden met een snelheid van 385 mijl per uur en presteerde beter dan de huidige state-of-the-art coatingtechnologieën voor de ruimtevaart.

Het principe van het nieuwe "breukgecontroleerde materiaal" ligt in het feit dat voor het losmaken van een extern vast voorwerp van een oppervlak (zoals ijs van een vliegtuigvleugel), kracht moet worden uitgeoefend, en die kracht zal onvermijdelijk leiden tot de vorming van een aantal scheuren in de interface. Deze scheuren (of breuken) groeien totdat het object volledig loskomt van het oppervlak.

Door een nieuw concept ontwikkeld door Hadi Ghasemi, Cullen Universitair Hoofddocent Werktuigbouwkunde, kan onthechting nauwkeurig worden gecontroleerd en versneld.

"We hebben een nieuw concept ontwikkeld waarin je - door materiaalontwerp - de scheurvorming en -groei aanzienlijk kunt versnellen en externe objecten gemakkelijk van het oppervlak kunt verwijderen. Dit concept is geïmplementeerd om materialen te ontwikkelen die zeer duurzaam zijn en ijs niet hecht aan deze materialen", meldt Ghasemi in het omslagartikel van Materials Horizons . Ghasemi's onderzoeksteam omvat zijn promovendus, Sina Nazifi. "Fractuurgecontroleerde oppervlakken bieden een rijk materiaalplatform om toekomstige innovatie van materialen met minimale hechting en een zeer hoge duurzaamheid te begeleiden", aldus Ghasemi.

Een noodzakelijke oplossing

Van 1990 tot 2000 was 12% van alle weergerelateerde vliegrampen te wijten aan ijsvorming. In de energiesector kan ijsvorming in transmissiesystemen leiden tot het instorten van palen en torens, breuk van geleiders en overslag van isolatoren.

Om de gevaren van ijsvorming tegen te gaan, zijn er veel materialen ontwikkeld met ijsafstotende eigenschappen, maar veel hebben een zeer lage duurzaamheid, waardoor hun effectiviteit wordt beperkt.

"De belangrijkste uitdaging bij het ontwikkelen van materialen voor het afstoten van ijs is het vinden van materialen met zowel een lage ijshechting als een goede duurzaamheid", zegt Ghasemi.

Zijn nieuwe materiaal biedt beide.

Dit nieuwe fundamentele concept van breukgecontroleerde materialen maakt de weg vrij voor innovaties in materialen voor lucht- en ruimtevaart, windenergie en andere industriële en commerciële toepassingen waar ijsvorming een probleem is. IJsvorming op windturbines zou kunnen leiden tot een afname van 80% in de energieopwekking, wat volgens de onderzoekers zou kunnen worden vermeden door deze nieuwe coatingmaterialen. + Verder verkennen

Onderzoekers melden doorbraak in ijsafstotende materialen