Василий Сычёв
Исследователи из Политехнического университета Вирджинии придумали способ контролировать процесс обледенения плоских поверхностей. Результаты их работы опубликованы в журнале Nature, а их краткое изложение приводит Phys.org. При помощи нанесения на поверхность в строгой последовательности капель гидрофобных и гидрофильных веществ исследователи сумели упорядочить и четко определить местоположение точек кристаллизации. На это открытие ученых вдохновили намибийские пустынные жуки Stenocara gracilipes.
| Credit: Wikimedia Commons |
Исследователи провели эксперименты с разными типами расположения и чередования гидрофобных и гидрофильных зон на поверхности кремниевой пластины. При производстве на кремниевую пластину наносилась гидрофобная подложка, а на нее (методом фотолитографии) гидрофильные зоны. Опыты производились при охлаждении образцов пластин с десяти градусов Цельсия до минус десяти градусов Цельсия за 30 секунд.
|
Обледенение на поверхностях с хаотическим (слева) и структурированным расположением точек кристаллизации. Фотография: Virginia Polytechnic Institute and State University
|
По итогам экспериментов ученые выяснили, что чем дальше расположены друг от друга центры кристаллизации, тем меньше вероятность обледенения поверхности. При конденсации пара на поверхности с упорядоченным расположением точек кристаллизации образуются капельки переохлажденной воды, которые затем кристаллизуются в лед. Через коротки промежуток времени эти кристаллики льда высыхают или значительно уменьшаются, а ледяная корка не образуется. Обычные плоские поверхности имеют на себе множество хаотически расположенных зон кристаллизации. При конденсации пара на таких поверхностях капли переохлажденной воды могут объединяться, а начало кристаллизации льда в одной из них приводит к цепной реакции по всей поверхности.
Панцирь жука Stenocara gracilipes покрыт множеством выступов-бугорков, расположенных в строго определенной последовательности. Они формируют систему обеспечения жука, обитающего в пустыне Намиб, водой. Водяной пар, возникающий в пустыне по утрам, конденсируется в воду на поверхности этих бугорков, после чего капельки воды скатываются в ложбинки между ними и постепенно перемещаются к ротовому отверстию жука.
По словам ученых, управление обледенением поверхностей может быть полезным при создании различных систем охлаждения.
Источник N+1
Краткое изложение на phys.org |