Un nuovo sensore, in grado di rilevare l'accumulo di ghiaccio in tempo reale, potrebbe essere un punto di svolta quando si tratta di sicurezza ed efficienza delle compagnie aeree.

Due gruppi di ricerca nettamente diversi, uno che progetta sensori a microonde e sistemi di microelettronica, e l'altro che indaga i materiali repellenti al ghiaccio e l'estrema repellenza ai liquidi hanno unito le forze per quest'ultima ricerca proveniente dalla School of Engineering di UBC Okanagan.

I ricercatori miravano a sviluppare un sensore in grado di rilevare il momento preciso in cui il ghiaccio inizia a formarsi su una superficie. A causa della loro elevata sensibilità, bassa potenza, facilità di fabbricazione, e profilo planare, il team ha scelto di utilizzare risonatori a microonde. Il dispositivo, spiega l'assistente professore Kevin Golovin, renderà più facile rilevare e gestire l'accumulo di ghiaccio sugli aerei, notando che ci sono state alcune tragedie aeree direttamente collegate alle ali ghiacciate degli aeroplani.

"I sistemi di rilevamento del ghiaccio utilizzati oggi sono piuttosto rudimentali. Ad esempio, i piloti rilevano visivamente il ghiaccio sulle ali degli aerei prima dello sbrinamento in volo, "dice Golovin, che gestisce l'Okanagan Polymer Engineering Research and Applications Lab. "E sull'asfalto, certificare che l'aeromobile è privo di ghiaccio dopo lo sbrinamento viene effettuato anche mediante ispezione visiva, che è suscettibile di errore umano e cambiamenti ambientali."

I sensori risonatori planari a microonde sono semplici tracce di metallo depositate su una plastica, eppure sono meccanicamente robusti, sensibile e facile da fabbricare spiega l'assistente professore Mohammad Zarifi, capo del Laboratorio di Microelettronica e Sensori Avanzati di UBCO.

"I sensori forniscono un quadro completo delle condizioni del ghiaccio su qualsiasi superficie, come un'ala di aeroplano. Possono rilevare quando l'acqua colpisce l'ala, tracciare la transizione di fase dall'acqua al ghiaccio, e poi misurare lo spessore del ghiaccio man mano che cresce, il tutto senza alterare il profilo aerodinamico dell'ala."

Il paio, insieme agli studenti laureati Benjamin Wiltshire e Kiana Mirshahidi, hanno recentemente pubblicato i risultati della loro ricerca in Sensori e attuatori B:Chimico . Questo è il primo rapporto sull'utilizzo di risonatori a microonde per rilevare l'accumulo di brina o ghiaccio, dice Zarifi. È possibile anche il contrario, e i sensori possono rilevare quando il ghiaccio si scioglie durante lo sbrinamento, Aggiunge.

E la sensibilità e la precisione dei sensori fanno sì che il rilevamento avvenga in tempo reale. Ciò potrebbe rendere più veloce lo sbrinamento sia a terra che in volo, più economico e molto più efficiente.

"Il risonatore ha rilevato la formazione di brina pochi secondi dopo che il sensore è stato raffreddato sotto lo zero, " spiega Wiltshire, il primo autore dello studio. "Ci sono voluti circa due minuti a -10 ° C perché il gelo diventasse visibile sul risonatore ad occhio nudo, e questo è in una piccola area in condizioni di laboratorio ideali. Immagina di provare a rilevare il ghiaccio su un'intera apertura alare durante una bufera di neve".

I dispositivi risonatori planari a microonde hanno recentemente dimostrato prestazioni significative nel rilevamento, monitoraggio e caratterizzazione di solidi, materiali liquidi e gassosi. Però, la ricerca sulla rilevazione di ghiaccio e brina non è stata intrapresa fino ad ora, dice Zarifi, nonostante i chiari vantaggi del tempo reale, rilevamento del ghiaccio sensibile e robusto per applicazioni di trasporto e sicurezza.

"Questo è un metodo nuovo di zecca per rilevare la formazione di ghiaccio in modo rapido e preciso, " afferma Zarifi. "La tecnologia a radiofrequenza e microonde può essere resa anche wireless e contactless. Non sarei sorpreso se le compagnie aeree iniziassero ad adottare la tecnologia anche per il prossimo inverno".