vliegtuig vleugels, windturbines en binnenverwarmingssystemen worstelen allemaal onder het gewicht en de kou van ijs. Ontdooitechnieken zijn energie-intensief, echter, en hebben vaak grote ijsmassa's nodig om volledig te smelten om te kunnen werken. Onderzoekers van de Universiteit van Illinois en de Kyushu Universiteit in Japan hebben een nieuwe techniek ontwikkeld waarbij slechts een dun laagje ijs op het grensvlak van een oppervlak nodig is om te smelten, waardoor het wegglijdt onder de zwaartekracht.

De methode, die minder dan 1% van de energie verbruikt en minder dan 0,01% van de tijd die nodig is voor traditionele ontdooitechnieken, wordt gepubliceerd in het tijdschrift Technische Natuurkunde Brieven .

Het inefficiëntieprobleem in conventionele systemen is het gevolg van het feit dat het grootste deel van de energie die wordt gebruikt bij verwarming en ontdooien, moet worden besteed aan het verwarmen van andere componenten van het systeem in plaats van direct de vorst of het ijs te verwarmen. aldus de onderzoekers. Dit verhoogt het energieverbruik en de uitvaltijd van het systeem.

"Om te ontdooien, de systeemkoelfunctie is uitgeschakeld, de werkvloeistof wordt verwarmd om ijs of rijp te smelten, dan moet het weer worden afgekoeld als het oppervlak schoon is, " zei hoofdauteur en U. of I. professor in mechanische wetenschappen en techniek Nenad Miljkovic. "Dit kost veel energie, als je denkt aan de jaarlijkse operationele kosten van het uitvoeren van intermitterende ontdooicycli."

De onderzoekers stellen voor om een ​​puls van zeer hoge stroom te leveren aan het grensvlak tussen het ijs en het oppervlak om een ​​laag water te creëren. Om ervoor te zorgen dat de puls de benodigde warmte op de interface kan genereren, de onderzoekers brengen een dunne coating aan van een materiaal dat indiumtinoxide wordt genoemd - een geleidende film die vaak wordt gebruikt voor ontdooien - op het oppervlak van het materiaal. Vervolgens, ze laten de rest over aan de zwaartekracht.

Om dit te testen, het team ontdooide een verticale glasplaat gekoeld tot -15 graden Celsius en tot -70 graden Celsius. Deze temperaturen zijn gekozen om verwarming te modelleren, ventilatie- en airconditioningtoepassingen en koel- en ruimtevaarttoepassingen, respectievelijk. Bij alle testen is het ijs werd verwijderd met een puls van minder dan een seconde.

In een realistische setting, zwaartekracht zou worden ondersteund door luchtstroom, aldus Miljkovic. "Deze nieuwe aanpak is efficiënter dan conventionele methoden."

De groep heeft nog geen ingewikkeldere 3D-oppervlakken bestudeerd, zoals vliegtuigonderdelen, waarvan ze zeiden dat het een voor de hand liggende toekomstige stap is. "Vliegtuigen zijn een natuurlijk verlengstuk omdat ze snel reizen, dus de afschuifkrachten op het ijs zijn groot, wat betekent dat slechts een zeer dunne laag op het grensvlak hoeft te worden gesmolten om ijs te verwijderen, "Zei Miljkovic. "Er is meer werk nodig om erachter te komen hoe we gebogen componenten op een conforme en kosteneffectieve manier kunnen coaten met indiumtinoxide, terwijl de veiligheidsvoorschriften behouden blijven."

Grote systemen zoals vliegtuigvleugels zouden een zeer hoge momentane stroom vereisen, aldus de onderzoekers. "Hoewel het totale vermogen tijdens de puls erg laag is, het momentane vermogen is hoog, " zei Yashraj Gurumukhi, afgestudeerde student uit Illinois. "Er is meer werk nodig op het gebied van de elektronica die nodig is om de circuits van stroom te voorzien die de interface opwarmen."