Luchthavens zijn druk, vooral in de winter. Terwijl passagiers wachten om aan boord te gaan, worden de vertragingen langer wanneer vliegtuigen moeten worden overgoten met duizenden liters ontijzingsvloeistoffen die hen helpen de ijskoude winter te doorstaan. Maar zodra het vliegtuig opstijgt, is de meeste vloeistof van het oppervlak van het vliegtuig verdwenen en vervuilt het zoetwaterstromen en meren.

In een poging om een ​​efficiënter product immuun te maken voor ijs voor dergelijke veeleisende industrieën en consumenten, hebben Sushant Anand, UIC-assistent-professor werktuigbouwkunde, en Rukmava Chatterjee, een UIC Ph.D. student, hebben een duurzamer alternatief voor conventionele ontdooiers ontwikkeld. Ze zeggen dat het ook andere industrieën ten goede kan komen.

"We hebben de levensduur van de cryoprotectanten in twijfel getrokken en gekeken naar nieuwe manieren om hun effectiviteit te vergroten," zei Anand. "Glycolen lossen heel snel op in het water en worden weggespoeld voordat het vliegtuig opstijgt, en het is een serieus probleem dat honderden miljoenen dollars kost - waarvan de meeste letterlijk in de afvoer belanden. We dachten, waarom zouden we dergelijke chemicaliën niet verbeteren en maken alternatieven die langer meegaan en tegelijkertijd biovriendelijker zijn. En dat is wat we uiteindelijk hebben gedaan."

Om hun doel te bereiken, ontwikkelden de onderzoekers een uitgebreide familie van meer dan 80 antivriescoatings, die kunnen worden geclassificeerd als polymere oplossingen, emulsies, crèmes en gels. De formuleringen kunnen gemakkelijk worden aangebracht op aluminium, staal, koper, glas, plastic of elk industrieel oppervlak zonder voorbehandeling of dure oppervlaktebehandelingen.

"Onze coatings zijn een alles-in-één pakket dat de vorming van vorst urenlang kan vertragen en er tegelijkertijd voor kan zorgen dat eventueel gevormd ijs op het oppervlak gemakkelijk wordt verwijderd door een zacht briesje of het eenvoudig kantelen van het substraat," zei Chatterjee.

Hun werk wordt gerapporteerd in een Advanced Materials artikel getiteld "Een familie van vorstbestendige en ijsfobe coatings."

De coatings zijn een familie van op faseovergang gebaseerde formuleringen en multifunctionele coatings die de hechting van vaste vervuilende stoffen op functionele oppervlakken, variërend van ijs tot bacteriën, kunnen aanpassen, ongeacht hun inherente materiaalstructuur en chemie. Dit werd ontwikkeld door te reguleren hoe chemicaliën uit het materiaalsysteem uitlogen en door een smerende oppervlaktelaag te creëren die zowel glad als niet-bevriezend van aard is.

De antivriesgels zijn ook transparant, wat van cruciaal belang is voor toepassingen zoals verkeerslichten, baanlichten die piloten helpen tijdens landingen, autoruiten of ramen van gebouwen.

"Stel je voor dat je je smartwatch bedekt met onze gel die ijsaangroei in de koude negatieven kan remmen en tegelijkertijd bacteriële besmetting kan voorkomen," zei Chatterjee.

"Aangezien onze anti-icing sprays bio-vriendelijk en antibacterieel zijn, denken we zelfs dat er een potentieel is om ze in de landbouw te gebruiken om te voorkomen dat gewassen worden geruïneerd door strenge vorst," zei Anand. "Maar dat is een luchtkasteel, en we moeten meer onderzoek doen om te zien of er op de lange termijn nadelige effecten zijn op de planten."

Een wereldwijde octrooiaanvraag met de titel "Compositions and Methods for Inhibiting Ice Formation on Surfaces" is ingediend door UIC's Office of Technology Management.

"Er is een groot potentieel in deze materialen voor veel toepassingen, en ik denk dat de dag waarop commerciële versies van onze materialen uitkomen, dichterbij is gekomen," zei Anand.

Anand Research Group-leden Hassan Bararnia en Umesh Chaudhuri werkten samen met Chatterjee aan de experimenten. + Verder verkennen

Materialen kunnen vorst tot 300 keer langer uitstellen dan bestaande anti-ijsafzettingen