In de toekomst, een vertraagde vlucht als gevolg van ijs zal geen reden zijn voor een meltdown.

Een groep onderzoekers van de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign en Kyushu University heeft een manier ontwikkeld om ijs en rijp extreem efficiënt van oppervlakken te verwijderen, met minder dan 1% van de energie en minder dan 0,01% van de tijd die nodig is voor traditionele ontdooimethoden.

De groep beschrijft de methode in Technische Natuurkunde Brieven . In plaats van conventioneel ontdooien, die al het ijs of de rijp van de bovenste laag naar beneden doet smelten, de onderzoekers hebben een techniek ontwikkeld die het ijs smelt waar het oppervlak en het ijs elkaar ontmoeten, zodat het ijs er gewoon af kan glijden.

"Het werk werd gemotiveerd door de grote energie-efficiëntieverliezen van energiesystemen en koelsystemen van gebouwen als gevolg van de noodzaak om intermitterend ontdooid te worden. De systemen moeten worden stilgelegd, de werkvloeistof wordt opgewarmd, dan moet het weer afgekoeld worden, " zei auteur Nenad Miljkovic, bij UIUC. "Dit kost veel energie als je denkt aan de jaarlijkse operationele kosten van het uitvoeren van intermitterende ontdooicycli."

Volgens de auteurs is de grootste bron van inefficiëntie in conventionele systemen is dat een groot deel van de energie die wordt gebruikt voor het ontdooien wordt gebruikt voor het verwarmen van andere componenten van het systeem in plaats van rechtstreekse verwarming van de vorst of het ijs. Dit verhoogt het energieverbruik en de uitvaltijd van het systeem.

In plaats daarvan, de onderzoekers stelden voor een puls van zeer hoge stroom af te geven waar het ijs en het oppervlak elkaar ontmoeten om een ​​laag water te creëren. Om ervoor te zorgen dat de puls de beoogde ruimte bereikt in plaats van het blootgestelde ijs te smelten, de onderzoekers brengen een dunne laag indiumtinoxide (ITO) aan - 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, de wetenschappers ontdooiden een klein glazen oppervlak dat was afgekoeld tot min 15,1 graden Celsius - ongeveer net zo koud als de warmste delen van Antarctica - en tot min 71 graden Celsius kouder dan de koudste delen van Antarctica. Deze temperaturen zijn gekozen om verwarming te modelleren, ventilatie, airconditioning- en koelingstoepassingen en ruimtevaarttoepassingen, respectievelijk. Bij alle testen is het ijs werd verwijderd met een puls van minder dan een seconde.

In een echte, 3D-systeem, zwaartekracht zou worden ondersteund door luchtstroom. "Op schaal, het hangt allemaal af van de geometrie, "Zei Miljkovic. "Echter, de efficiëntie van deze aanpak zou zeker nog steeds veel beter moeten zijn dan conventionele benaderingen."

De groep heeft nog geen ingewikkeldere oppervlakken zoals vliegtuigen bestudeerd, maar ze denken dat het een voor de hand liggende stap voor de toekomst is.

"Ze zijn een natuurlijk verlengstuk omdat ze snel reizen, dus de schuifkrachten op het ijs zijn groot, wat betekent dat slechts een zeer dunne laag op het grensvlak hoeft te worden gesmolten om het ijs te verwijderen, Miljkovic zei. "Er zou werk nodig zijn om erachter te komen hoe we gebogen componenten kunnen coaten in overeenstemming met de ITO en om erachter te komen hoeveel energie we nodig hebben."

De onderzoekers hopen samen met externe bedrijven te werken aan het opschalen van hun aanpak voor commercialisering.