(Phys.org)—I ricercatori hanno dimostrato che i cristalli di ghiaccio crescono lungo linee rette in modo controllato su superfici microsolcate. Rispetto alla formazione casuale di cristalli di ghiaccio su superfici lisce, il ghiaccio sulle superfici microsolcate si forma più lentamente e si scioglie più velocemente, che potrebbe portare a migliori metodi antigelo e antighiaccio. La formazione di ghiaccio è attualmente un grave problema in un'ampia varietà di aree, compresi i pannelli solari, sistemi di refrigerazione, sistemi di trasmissione di potenza, e aerei, e la nuova superficie può aiutare a ridurre l'accumulo di ghiaccio in questi sistemi.

I ricercatori, Ching-Wen Lo, Venkataraman Sahoo, e Ming-Chang Lu alla National Chiao Tung University di Taiwan, hanno pubblicato un articolo sulle superfici per il controllo della formazione di ghiaccio in un recente numero di ACS Nano .

"Nel lavoro, abbiamo dimostrato il controllo della nucleazione del ghiaccio e la cinetica di crescita dei cristalli di ghiaccio manipolando la scala di rugosità locale, " ha detto Lu. "Il controllo della nucleazione e il confinamento della cinetica di crescita del ghiaccio possono migliorare le prestazioni antighiaccio e sbrinamento su una superficie. Prevediamo che il concetto possa aprire la strada allo sviluppo di nuove superfici antigelo ingegnerizzate".

L'idea chiave alla base delle superfici microsolcate è che i cristalli di ghiaccio si formano preferenzialmente, o "nucleare, " sulle microscanalature. Quindi, regolando la forma e il numero di microscanalature, i ricercatori potrebbero controllare la formazione di cristalli di ghiaccio sulla superficie. Hanno dimostrato che la formazione di ghiaccio su una speciale superficie a microscanalature a forma di V impiega più tempo a coprire la superficie e si scioglie più velocemente rispetto al ghiaccio che si forma su superfici lisce.

Questo non è il primo tipo di superficie antigelo da sviluppare. Negli ultimi anni, i ricercatori hanno progettato superfici superidrofobiche nel tentativo di prevenire la formazione di ghiaccio. Poiché le superfici superidrofobiche respingono l'acqua, sono anche "ghiacciofobici, " esibendo una minore adesione del ghiaccio rispetto alle superfici normali. Tuttavia, a temperature molto basse la maggior parte di queste superfici subisce ancora la formazione di brina. Quando il gelo si accumula e copre l'intera superficie, la superficie perde la sua proprietà ghiacciofobica. Uno dei vantaggi delle nuove superfici microsolcate è che possono controllare la formazione di ghiaccio dovuta al gelo.

Una superficie in grado di ridurre l'accumulo di ghiaccio ha il potenziale per avere un impatto su un'ampia varietà di aree. Gli effetti negativi del ghiaccio includono la riduzione dell'efficienza dei pannelli solari e dei sistemi di refrigerazione, danneggiando l'isolamento elettrico sui sistemi di trasmissione di potenza, compromettere la sicurezza degli aerei, e danneggiando le colture agricole.

"Una delle applicazioni è quella di alleviare il problema del ghiaccio sui pannelli solari, " Lu ha detto. "Ghiaccio e accumulo di neve sui pannelli solari possono deteriorare la loro efficienza di conversione energetica. Il nostro piano futuro è progettare una superficie con il pieno controllo del processo di formazione del ghiaccio, compresa la nucleazione, crescita dei cristalli, e la diffusione del ghiaccio".

Comprendere e controllare la formazione del ghiaccio può anche aiutare ad affrontare il problema dello scioglimento dei ghiacciai.

"Inoltre, l'obiettivo finale della ricerca è avere il pieno controllo del processo di formazione del ghiaccio, " Lu ha detto. "L'intuizione appresa da questo lavoro potrebbe essere applicata per alleviare l'impatto negativo causato dal riscaldamento globale, Per esempio, la perdita di lastre di ghiaccio".

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