Een nieuwe sensor, die ijsaccumulatie in realtime kan detecteren, kan een game-changer zijn als het gaat om de veiligheid en efficiëntie van luchtvaartmaatschappijen.

Twee duidelijk verschillende onderzoeksteams - een die microgolfsensoren en micro-elektronicasystemen ontwerpt, en de andere die ijsafstotende materialen en extreme vloeistofafstotende krachten onderzoekt voor dit nieuwste onderzoek dat voortkomt uit UBC Okanagan's School of Engineering.

De onderzoekers wilden een sensor ontwikkelen die het precieze moment kon detecteren waarop zich ijs op een oppervlak begint te vormen. Door hun hoge gevoeligheid, laag vermogen, gemak van fabricage, en vlak profiel, het team koos ervoor om microgolfresonatoren te gebruiken. Het apparaat, legt assistent-professor Kevin Golovin uit, zal het gemakkelijker maken om ijsophoping in vliegtuigen te detecteren en te beheren, opmerkend dat er nogal wat luchtvaartrampen zijn die rechtstreeks verband houden met ijzige vliegtuigvleugels.

"De ijsdetectiesystemen die tegenwoordig worden gebruikt, zijn vrij rudimentair. piloten detecteren visueel ijs op vliegtuigvleugels voordat ze ijsvrij worden tijdens de vlucht, " zegt Golovin, die het Okanagan Polymer Engineering Research and Applications Lab leidt. "En op het asfalt, het certificeren dat het vliegtuig ijsvrij is nadat het ijsvrij is, wordt ook gedaan door visuele inspectie, die vatbaar is voor menselijke fouten en veranderingen in het milieu."

Vlakke microgolfresonatorsensoren zijn eenvoudige sporen van metaal die op een plastic, en toch zijn ze mechanisch robuust, gevoelig en gemakkelijk te fabriceren legt universitair docent Mohammad Zarifi uit, hoofd van UBCO's laboratorium voor micro-elektronica en geavanceerde sensoren.

"De sensoren geven een compleet beeld van de ijsvorming op elk oppervlak, als een vliegtuigvleugel. Ze kunnen detecteren wanneer water de vleugel raakt, de faseovergang van water naar ijs volgen, en meet dan de dikte van het ijs terwijl het groeit, allemaal zonder het aerodynamische profiel van de vleugel te veranderen."

Het paar, samen met afgestudeerde studenten Benjamin Wiltshire en Kiana Mirshahidi, hebben onlangs hun onderzoeksresultaten gepubliceerd in Sensoren en actuatoren B:Chemisch . Dit is het eerste rapport over het gebruik van microgolfresonatoren om vorst- of ijsophoping te detecteren, zegt Zarifi. Het omgekeerde is ook mogelijk, en de sensoren kunnen detecteren wanneer ijs wordt weggesmolten tijdens het ontdooien, hij voegt toe.

En dankzij de gevoeligheid en precisie van de sensoren vindt de detectie in realtime plaats. Dat zou het ontdooien op de grond en tijdens de vlucht sneller kunnen maken, goedkoper en veel efficiënter.

"De resonator detecteerde ijsvorming binnen enkele seconden nadat de sensor was afgekoeld tot onder het vriespunt, " legt Wiltshire uit, de eerste auteur van de studie. "Het duurde ongeveer twee minuten bij -10C voordat de vorst met het blote oog zichtbaar werd op de resonator - en dat is in een klein gebied in ideale laboratoriumomstandigheden. Stel je voor dat je tijdens een sneeuwstorm ijs over een hele spanwijdte probeert te detecteren."

Planaire microgolfresonatorapparaten hebben onlangs aanzienlijke prestaties aangetoond bij het waarnemen, bewaken en karakteriseren van solide, vloeibare en gasvormige stoffen. Echter, onderzoek naar de detectie van ijs en vorst is tot nu toe niet uitgevoerd, zegt Zarifi, ondanks de duidelijke voordelen van realtime, gevoelige en robuuste ijsdetectie voor transport- en veiligheidstoepassingen.

"Dit is een gloednieuwe methode om ijsvorming snel en nauwkeurig te detecteren, ", zegt Zarifi. "De radiofrequentie- en microgolftechnologie kan zelfs draadloos en contactloos worden gemaakt. Het zou me niet verbazen als luchtvaartmaatschappijen de technologie zelfs voor deze komende winter gaan gebruiken."