Gli aeroporti sono affollati, soprattutto durante l'inverno. Mentre i passeggeri aspettano di salire a bordo, i ritardi si allungano quando gli aeroplani devono essere rabboccati con migliaia di galloni di liquidi antighiaccio che li aiutino a combattere il gelido inverno. Ma non appena l'aereo decolla, la maggior parte del liquido scompare dalla superficie dell'aereo e finisce per inquinare corsi d'acqua dolce e laghi.

Nel tentativo di rendere un prodotto più efficiente immune al ghiaccio per industrie e consumatori così esigenti, Sushant Anand, assistente professore di ingegneria meccanica dell'UIC, e Rukmava Chatterjee, un dottorato di ricerca dell'UIC. studente, hanno sviluppato un'alternativa più duratura agli antigelo convenzionali. Dicono che potrebbe avvantaggiare anche altri settori.

"Abbiamo messo in dubbio la durata dei crioprotettori e abbiamo esaminato nuovi modi per aumentarne l'efficacia", ha affermato Anand. "I glicoli si dissolvono molto velocemente nell'acqua e vengono lavati via prima che l'aereo decolli, ed è un problema serio che costa centinaia di milioni di dollari, la maggior parte dei quali finisce letteralmente nello scarico. Abbiamo pensato, perché non migliorare tali sostanze chimiche stessi e creare alternative che possano durare più a lungo pur essendo più biocompatibili. Ed è quello che abbiamo finito per fare."

Per raggiungere il loro obiettivo, i ricercatori hanno sviluppato un'ampia famiglia di oltre 80 rivestimenti antigelo, che possono essere classificati come soluzioni polimeriche, emulsioni, creme e gel. Le formulazioni possono essere facilmente applicate su alluminio, acciaio, rame, vetro, plastica o qualsiasi superficie industriale senza precondizionamento o costosi trattamenti superficiali.

"I nostri rivestimenti sono un pacchetto all-in-one che può ritardare la formazione del gelo per ore prolungate e contemporaneamente far sì che il ghiaccio formatosi sulla sua superficie venga facilmente rimosso da una leggera brezza o dalla semplice inclinazione del substrato", ha affermato Chatterjee.

Il loro lavoro è riportato in un Materiali avanzati articolo intitolato "Una famiglia di rivestimenti resistenti al gelo e al ghiaccio."

I rivestimenti sono una famiglia di formulazioni a base di materiali a cambiamento di fase e rivestimenti multifunzionali che possono personalizzare l'adesione di agenti contaminanti solidi su superfici funzionali, che vanno dal ghiaccio ai batteri, indipendentemente dalla loro struttura intrinseca del materiale e dalla chimica. Questo è stato progettato regolando il modo in cui le sostanze chimiche fuoriescono dal sistema di materiali e creando uno strato superficiale lubrificante che è di natura sia scivolosa che non gelata.

I gel antigelo sono anche trasparenti, il che è fondamentale per applicazioni come segnali stradali, luci di pista che assistono i piloti durante gli atterraggi, parabrezza di automobili o finestre di edifici.

"Immagina di rivestire il tuo smartwatch con il nostro gel in grado di inibire l'accumulo di ghiaccio nei negativi freddi, prevenendo contemporaneamente qualsiasi contaminazione batterica", ha affermato Chatterjee.

"Dato che i nostri spray antigelo sono biocompatibili e antibatterici, pensiamo persino che ci sia la possibilità di usarli in agricoltura per evitare che i raccolti vengano rovinati dal forte gelo", ha affermato Anand. "Ma questo è un sogno irrealizzabile e abbiamo bisogno di fare più studi per vedere se ci saranno effetti negativi a lungo termine sulle piante."

Una domanda di brevetto mondiale intitolata "Composizioni e metodi per inibire la formazione di ghiaccio sulle superfici" è stata depositata dall'Office of Technology Management dell'UIC.

"C'è un grande potenziale in questi materiali per molte applicazioni e penso che il giorno in cui usciranno le versioni commerciali dei nostri materiali si sia appena avvicinato", ha affermato Anand.

I membri dell'Anand Research Group Hassan Bararnia e Umesh Chaudhuri hanno collaborato con Chatterjee agli esperimenti. + Esplora ulteriormente

I materiali potrebbero ritardare il gelo fino a 300 volte più a lungo rispetto ai rivestimenti antigelo esistenti