Заморозки создают серьезные проблемы с обледенением автомобилей, самолетов, тепловых насосов и другого оборудования. Обычно для очистки поверхностей от наледи используют тепловые нагреватели, которые потребляют много энергии, или химические вещества, дорогие и представляющие опасность для окружающей среды. У исследователей из Политехнического университета Вирджинии другой подход. Они решили бороться со льдом, используя его собственные физические свойства.

В основе разработанного ими метода электростатического оттаивания (EDF) лежит управление микроскопическими электрическими зарядами, или «ионными дефектами», которые естественным образом образуются в растущем слое инея. По мере образования кристаллов льда молекулы воды формируют ледяную решетку.

Однако иногда возникают сбои, которые слегка нарушают эту структуру, например, лишний и недостающий ион водорода. Эти крошечные нарушения называются ионными дефектами — пятнами на инее с локальным дисбалансом положительного или отрицательного заряда.

Новый метод предполагает воздействие высоким напряжением на электрод, расположенный над инеем. По предположению ученых, это должно заставить отрицательные ионные дефекты в инее двигаться вверх, а положительные — вниз. Сильно поляризованный иней будет притягиваться к электроду в достаточной мере, чтобы заставить кристаллы инея разрушиться и отсоединиться от поверхности.

Предварительные эксперименты уже подтвердили перспективность метода. Если пассивная медная пластина удаляла 15% инея благодаря слабой естественной самополяризации льда, приложение напряжения всего в 120 вольт увеличивало эффективность оттаивания до 40%, а 550 вольт — до 50%.

Однако тут команда столкнулась с неожиданным препятствием, сообщает IE. Дальнейшее повышение напряжения начало еще больше замедлять удаления наледи. Как выяснилось, это явление было вызвано утечкой заряда. При более высоком напряжении электрический заряд из инея уходил, или «просачивался», в медную подложку.

Для решения этой проблемы была использована высокоизолирующая, удерживающая воздух супергидрофобная поверхность, повышающая эффективность системы. С этой оптимизированной подложкой более высокие напряжения работали так, как изначально и предполагалось, удаляя до 75% инея.

Потенциальные области применения EDF простираются от автомобильных лобовых стекол и крыльев самолетов до промышленных холодильных установок и бытовых тепловых насосов.

Смешав бетон с особым самонагревающимся материалом, специалисты из США получили в прошлом году дорожное покрытие, способное плавить лед и снег на протяжении первых 10 часов минусовой температуры. Оно позволит существенно сэкономить расходы на расчистку дорог.