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    Il rivestimento in idrogel è il primo a prevenire la formazione di ghiaccio in 3 modi diversi

    Il rivestimento potrebbe essere una soluzione economica per prevenire tubazioni esterne, componenti dell'ala di aeroplano e altre apparecchiature dal congelamento a basse temperature. Credito:iStock.com/fotograff

    Gli scienziati dei materiali della Samueli School of Engineering della UCLA e i colleghi in Cina hanno sviluppato un rivestimento che impedisce la formazione di ghiaccio. Il suo funzionamento è ispirato a un meccanismo naturale che impedisce il congelamento del sangue in diverse specie di pesci che vivono vicino all'Antartide.

    Il loro studio, che è pubblicato in Questione , suggerisce che il nuovo rivestimento potrebbe essere una soluzione economica e versatile per prevenire parti critiche sulle ali degli aerei, tubi esterni e altre apparecchiature dal congelamento a basse temperature. È il primo materiale che impedisce la formazione del ghiaccio agendo su tre aspetti distinti della formazione del ghiaccio.

    "La formazione del ghiaccio inizia dalla nucleazione, quando si forma per la prima volta un piccolo seme di cristallo di ghiaccio, prima che cresca e poi finalmente aderisce a una superficie, " disse Ximin He, che ha guidato lo studio ed è un assistente professore UCLA di scienza dei materiali e ingegneria. "Mentre ci sono soluzioni anti-ghiaccio là fuori, sono progettati per affrontare solo uno di questi tre aspetti di questo complesso processo, oppure funzionano solo su determinati tipi di superfici. Questo nuovo rivestimento è una soluzione all-in-one per prevenire la formazione di ghiaccio su molte superfici diverse, dalla plastica ai metalli alla ceramica, e in condizioni diverse».

    Ha detto che il materiale è anche semplice da realizzare e molto resistente.

    Il gel è composto principalmente da acqua, ma il suo ingrediente chiave è il polidimetilsilossano, un non tossico, polimero a base di silicone utilizzato nelle lenti a contatto, cosmetici, lubrificanti e altre applicazioni che richiedono una certa scivolosità.

    Quando spruzzato su una superficie, forma un sottile, rivestimento trasparente che aiuta a prevenire il congelamento in tre modi diversi:abbassando la temperatura di congelamento dell'acqua in superficie, ritardando la crescita dei cristalli di ghiaccio e rendendo difficile l'adesione del ghiaccio alla superficie.

    I ricercatori hanno testato il rivestimento su diversi materiali, compresa la plastica, bicchiere, ceramiche e metalli. Ha stabilito un record impedendo la formazione di ghiaccio fino a quando la temperatura non ha raggiunto 31 gradi sotto zero Celsius (o 23,8 gradi sotto zero Fahrenheit). Il precedente record di 28 gradi sotto zero Celsius (18,4 gradi sotto zero Fahrenheit) è stato stabilito nel 2016 quando è stato applicato un rivestimento diverso a silicio e vetro. (Il gruppo di ricerca che ha condotto tale studio è stato guidato da Jianjun Wang dell'Accademia cinese delle scienze di Pechino, che è stato anche coautore dell'ultima ricerca.)

    Schema che mostra i tre modi in cui un nuovo composto inventato dai ricercatori dell'UCLA e della Cina previene la formazione di ghiaccio. Credito:Ximin He Lab/UCLA

    L'acqua di solito si congela intorno a zero gradi Celsius (32 gradi Fahrenheit), sebbene il punto di congelamento preciso dipenda dalle condizioni ambientali.

    L'idrogel ha anche stabilito un record per il tempo in cui ha ritardato la formazione del ghiaccio a una temperatura di 25 gradi sotto lo zero Celsius (13 gradi sotto zero Fahrenheit). Nello studio, materiali tra cui plastica, bicchiere, ceramiche e metalli che sono stati rivestiti con l'idrogel hanno impiegato più di 65 minuti per formare il ghiaccio a quella temperatura, più di 40 minuti in più rispetto al record precedente, che è stato fissato anche durante lo studio del 2016.

    E anche se il ghiaccio si forma sulla superficie di un oggetto, il rivestimento in idrogel facilita la rimozione del ghiaccio semplicemente spazzolandolo o soffiandolo via, senza raschiare l'oggetto o applicare calore.

    Negli anni Sessanta, gli scienziati hanno scoperto che diverse specie di pesci antartici producono proteine ​​che funzionano come antigelo per i loro flussi sanguigni. Da allora proteine ​​simili sono state trovate negli insetti, microrganismi e piante. Il nuovo rivestimento funziona in parte imitando la struttura molecolare di quelle proteine.

    I ricercatori hanno condotto gran parte dell'esperimento in un laboratorio, sebbene un test sia stato eseguito all'aperto, a Pechino, a temperature sotto lo zero.

    Altri autori UCLA dello studio erano Zhiyuan He, Mutian Hua, Shuwang Wu e Dong Wu, tutti i membri del gruppo di ricerca di He. Gli altri autori erano Chenyang Wu dell'Accademia cinese delle scienze di Pechino, e Xinyuan Zhu dell'Università Jiao Tong di Shanghai.

    È un esperto di idrogel; Il laboratorio di Wang presso l'Accademia cinese delle scienze studia l'antigelo.


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