Se ti sei mai alzato in una mattina d'inverno e ti sei lanciato nell'arduo compito di raschiare la brina da un parabrezza, un laboratorio della Virginia Tech sta coinvolgendo la scienza [IS1] che potrebbe semplificarti la vita. Nella ricerca finanziata dalla National Science Foundation, Il professore associato Jonathan Borekyo ha guidato un team nello sviluppo di una potenziale soluzione per la rimozione del gelo mediante l'elettrostatica.

Mentre l'acqua gela, i protoni con carica positiva e gli elettroni con carica negativa si separano. I cristalli di ghiaccio congelati si elettrizzano quando la parte superiore della brina diventa più calda della parte inferiore della brina. Questo fa sì che gli ioni carichi si muovano dall'alto verso il basso (da caldo a freddo), ma si scopre che gli ioni positivi possono migrare più velocemente. La parte superiore del gelo finisce per essere caricata negativamente mentre la parte inferiore è caricata più positivamente, un concetto noto come separazione di carica.

La separazione di carica nel gelo è stata studiata in passato, ma l'effetto non è mai stato sfruttato per togliere la brina dalla sua superficie. Il laboratorio di fluidi e interfacce ispirato alla natura di Boreyko ha cercato di colmare questa lacuna. Il team ha iniziato creando artificialmente del ghiaccio su una superficie. Hanno quindi sospeso un film d'acqua sopra il gelo usando carta da filtro. Gli opposti si attraggono, quindi la parte superiore caricata negativamente del foglio di ghiaccio ha attratto gli ioni positivi nell'acqua. Questo ha generato un campo elettrico che ha esercitato una forza attrattiva sul foglio di ghiaccio.

Utilizzando una fotocamera ad alta velocità, il team ha osservato le particelle di gelo che si staccavano dal substrato e saltavano verso la pellicola d'acqua opposta. La brina è stata coltivata sia su superfici metalliche che di vetro, indicando che l'effetto del gelo saltellante è possibile indipendentemente dalle proprietà termiche ed elettriche dell'oggetto che contiene l'acqua.

Con questi dati in mano, il team si sta spostando su scale più grandi nei loro test. Le particelle di ghiaccio in questo esperimento erano di dimensioni molto piccole, ciascuno solo pochi millimetri o meno. La squadra di Boreyko sta lavorando per rimuovere grandi lastre di ghiaccio aumentando la quantità di carica che si avvicina al gelo. Sostituendo l'acqua calda con elettrodi a carica attiva, i piccoli salti di gelo potrebbero diventare evacuazioni di ghiaccio su larga scala.

"Se possiamo amplificare questo effetto antighiaccio elettrostatico, in modo tale che intere lastre di ghiaccio o brina vengano immediatamente strappate dalla loro superficie, potrebbe essere un punto di svolta per l'industria aeronautica e HVAC, " disse Borekyo.

Questi risultati sono stati pubblicati in ACS Nano . L'autore principale dell'articolo era Ranit Mukherjee, uno studente laureato nel laboratorio di Boreyko.