Il clima gelido è accusato di perdite multimiliardarie ogni anno negli Stati Uniti, inclusi ritardi e danni relativi a viaggi aerei, infrastrutture e impianti di generazione e trasmissione di energia. Trovare efficace, materiali antigelo durevoli ed ecocompatibili è stato ostacolato dalla caparbia tenacia con cui il ghiaccio aderisce ai materiali su cui si forma.

I ricercatori dell'Università di Houston hanno riportato una nuova teoria in fisica chiamata localizzazione dello stress, che usavano per mettere a punto e prevedere le proprietà dei nuovi materiali. Sulla base di tali previsioni, i ricercatori hanno riferito in Orizzonti di materiali che hanno creato un rivestimento in polimero siliconico durevole in grado di respingere il ghiaccio da qualsiasi superficie.

"Abbiamo sviluppato un nuovo concetto fisico e il corrispondente materiale icephobic che mostra un'adesione del ghiaccio estremamente bassa pur avendo una meccanica a lungo termine, durabilità chimica e ambientale, " scrissero.

Hadi Ghasemi, Bill D. Cook Assistant Professor di ingegneria meccanica presso UH e autore corrispondente per il lavoro, ha affermato che i risultati suggeriscono un modo per eliminare tentativi ed errori dalla ricerca di nuovi materiali, in linea con il movimento della scienza dei materiali verso un approccio guidato dalla fisica.

"Metti nelle proprietà che vuoi, e il principio ti dirà quale materiale devi sintetizzare, " Egli ha detto, notando che il concetto può essere utilizzato anche per prevedere materiali con eccellenti proprietà antibatteriche o altre proprietà desiderabili.

I suoi collaboratori al progetto includono Payman Irajizad, Abdullah Al Bayati, Bahareh Eslami, Taha Shafquat, Masoumeh Nazari, Parham Jafari, Varun Kashyap e Ali Masoudi, il tutto con il Dipartimento di Ingegneria Meccanica UH, e Daniel Araya, un ex membro della facoltà UH che ora è al Laboratorio di fisica applicata della Johns Hopkins University.

Ghasemi in precedenza ha riferito di aver sviluppato diversi nuovi materiali icephobic, ma ha detto quelli, come altri materiali esistenti, non sono riusciti a superare completamente il problema dell'adesione del ghiaccio alla superficie, insieme a problemi di durabilità meccanica e ambientale. La nuova comprensione della localizzazione delle sollecitazioni consente al nuovo materiale di evitare che, Egli ha detto.

Il nuovo materiale utilizza la localizzazione dell'energia elastica dove il ghiaccio incontra il materiale, innescando crepe nell'interfaccia che si staccano dal ghiaccio. Ghasemi ha detto che richiede una forza minima per causare le crepe; il flusso d'aria sulla superficie di un aeroplano funge da innesco, Per esempio.

Il materiale, che viene applicato come spray, può essere utilizzato su qualsiasi superficie, e Ghasemi ha affermato che i test hanno dimostrato che non solo è meccanicamente resistente e non è influenzato dai raggi ultravioletti, importanti per gli aerei che devono affrontare una costante esposizione al sole, ma non cambia nemmeno le prestazioni aerodinamiche dell'aereo. I test indicano che durerà per più di 10 anni, senza bisogno di riapplicare, Egli ha detto.