Ali di aeroplano, turbine eoliche e sistemi di riscaldamento interni lottano tutti sotto il peso e il freddo del ghiaccio. Le tecniche di sbrinamento richiedono molta energia, però, e spesso richiedono grandi masse di ghiaccio per sciogliersi completamente per funzionare. I ricercatori dell'Università dell'Illinois e dell'Università di Kyushu in Giappone hanno sviluppato una nuova tecnica che richiede solo un sottile strato di ghiaccio all'interfaccia di una superficie per sciogliersi, permettendogli di scivolare via sotto la forza di gravità.

Il metodo, che utilizza meno dell'1% dell'energia e meno dello 0,01% del tempo necessario per le tecniche di sbrinamento tradizionali, è pubblicato sulla rivista Lettere di fisica applicata .

Il problema dell'inefficienza nei sistemi convenzionali deriva dal fatto che la maggior parte dell'energia utilizzata per il riscaldamento e lo sbrinamento deve essere utilizzata per riscaldare altri componenti del sistema piuttosto che riscaldare direttamente la brina o il ghiaccio, hanno detto i ricercatori. Ciò aumenta il consumo di energia e i tempi di fermo del sistema.

"Per scongelare, la funzione di raffreddamento del sistema è disattivata, il fluido di lavoro viene riscaldato per sciogliere ghiaccio o brina, poi deve essere nuovamente raffreddato una volta che la superficie è pulita, " ha detto l'autore principale e professore di scienze meccaniche e ingegneria dell'Università di I. Nenad Miljkovic. "Questo consuma molta energia, quando si pensa ai costi operativi annuali dell'esecuzione di cicli di sbrinamento intermittenti."

I ricercatori propongono di fornire un impulso di corrente molto elevata all'interfaccia tra il ghiaccio e la superficie per creare uno strato d'acqua. Per garantire che l'impulso sia in grado di generare il calore richiesto all'interfaccia, i ricercatori applicano un sottile rivestimento di un materiale chiamato ossido di indio e stagno, una pellicola conduttiva spesso utilizzata per lo scongelamento, sulla superficie del materiale. Quindi, lasciano il resto alla gravità.

Per testare questo, il team ha scongelato una lastra di vetro verticale raffreddata a -15 gradi Celsius ea -70 gradi Celsius. Queste temperature sono state scelte per modellare il riscaldamento, applicazioni di ventilazione e condizionamento dell'aria e applicazioni di refrigerazione e aerospaziale, rispettivamente. In tutti i test, il ghiaccio è stato rimosso con un impulso di durata inferiore a un secondo.

In un ambiente reale, la gravità sarebbe assistita dal flusso d'aria, ha detto Miljkovic. "Questo nuovo approccio è più efficiente dei metodi convenzionali".

Il gruppo non ha ancora studiato superfici 3D più complicate come componenti di aeroplani, che hanno detto è un ovvio passo futuro. "Gli aerei sono un'estensione naturale poiché viaggiano veloci, quindi le forze di taglio sul ghiaccio sono grandi, il che significa che solo uno strato molto sottile all'interfaccia deve essere sciolto per rimuovere il ghiaccio, " Miljkovic ha detto. "È necessario più lavoro per capire come possiamo rivestire componenti curvi con ossido di indio-stagno in modo conforme e in modo conveniente mantenendo la conformità alla sicurezza".

Grandi sistemi come le ali degli aerei richiederebbero quantità molto elevate di corrente istantanea, hanno detto i ricercatori. "Sebbene la potenza totale durante l'impulso sia molto bassa, la potenza istantanea è alta, ", ha affermato lo studente laureato dell'Illinois Yashraj Gurumukhi. "È necessario ulteriore lavoro in termini di elettronica necessaria per alimentare i circuiti che riscaldano l'interfaccia".