Phát hiện một lớp phủ phá băng mạnh gấp 100 lần so với trước đây

Lớp phủ này vượt trội hơn so với các công nghệ sơn hàng không vũ trụ hiện đại nhất.
Phát hiện một lớp phủ phá băng mạnh gấp 100 lần so với trước đây
Máy bay phủ đầy băng tuyết

Khi Chuyến bay 90 của Air Florida lao xuống sông Potomac vào ngày 13 tháng 1 năm 1982, giết chết 78 người, không ai vào thời điểm đó nghi ngờ rằng thảm họa đã được kích hoạt bởi sự đóng băng trên cánh máy bay. Trong những năm qua, sự cố đã dẫn đến các công nghệ và quy trình khử đóng băng tốt hơn, nhưng sự tích tụ tinh thể băng vẫn là một mối nguy hiểm nghiêm trọng trong ngành hàng không.

Hiện các kỹ sư tại Đại học Houston đã phát triển một loại vật liệu làm tan băng dạng phun xịt, mạnh hơn 100 lần so với bất kỳ vật liệu nào khác. Vật liệu phủ đã được Boeing thử nghiệm trong điều kiện mưa ăn mòn ở tốc độ 385 dặm / giờ (619 km / giờ) và có chất lượng tốt hơn các công nghệ phủ hàng không vũ trụ hiện đại nhất.

Các bề mặt được kiểm soát đứt gãy

Trong nghiên cứu hiện tại, các kỹ sư đã phát triển một loại vật liệu ngăn chặn sự tích tụ băng nguy hiểm đồng thời hạn chế các tác động môi trường không mong muốn. Họ gọi vật liệu phủ này là "bề mặt được kiểm soát đứt gãy". Vật liệu sử dụng các thành phần hóa học và cơ học khác nhau để bắt đầu hình thành vết nứt ở bề mặt phân cách, hướng năng lượng về phía các vết nứt đó và đẩy nhanh sự phát triển của chúng.

"Chúng tôi đã phát triển một khái niệm mới, trong đó, thông qua thiết kế vật liệu, bạn có thể đẩy nhanh đáng kể sự hình thành và phát triển của vết nứt và dễ dàng loại bỏ các vật thể bên ngoài khỏi bề mặt. Khái niệm này được thực hiện để phát triển các vật liệu có độ bền cao và băng không thể bám vào. Hadi Ghasemi, Phó Giáo sư Cơ khí Cullen, cho biết: Các bề mặt được kiểm soát đứt gãy cung cấp một nền tảng vật liệu phong phú để định hướng cho sự đổi mới trong tương lai của vật liệu với độ bám dính tối thiểu trong khi vẫn có độ bền rất cao.

Vật liệu phủ bao gồm ba giai đoạn: giai đoạn ma trận, giai đoạn hình thành vết nứt và giai đoạn thứ ba để hướng dẫn sự lan truyền vết nứt.

Nó hoạt động trên nguyên tắc là lực phải được tác dụng để loại bỏ một vật rắn bên ngoài khỏi bề mặt, chẳng hạn như băng từ cánh máy bay. Lực này khuyến khích sự hình thành các vết nứt tại bề mặt phân cách. Khi vết nứt đó bắt đầu, nó có thể nhanh chóng phát triển cho đến khi băng hoàn toàn tách ra khỏi bề mặt.

Theo bài báo, việc tách rời có thể được điều khiển và tăng tốc chính xác bằng cách sử dụng khái niệm mới này.

Một giải pháp cần thiết

Từ cánh máy bay đến đường dây điện trên không đến cánh quạt khổng lồ của tuabin gió, việc tích tụ băng có thể gây ra các vấn đề, từ suy giảm hiệu suất cho đến các hỏng hóc thảm khốc.

Các nhà khoa học và kỹ sư đã tiến hành một cuộc chiến âm thầm nhưng đầy quyết tâm để chống lại vấn đề này. Cho đến nay, nhiều loại vật liệu có đặc tính tan băng đã được phát triển, nhưng nhiều loại có độ bền rất thấp, hạn chế hiệu quả của chúng.

Ghasemi cho biết: “Thách thức chính trong việc phát triển các vật liệu làm tan băng là tìm kiếm các vật liệu có độ kết dính băng thấp và độ bền tốt.

Vật liệu mới cung cấp cả hai. Nó có thể chịu được áp suất 2000 psi và vận tốc giọt là 395 dặm / giờ (619 kph) mà không bị hư hại cơ học trong khi vẫn duy trì các đặc tính tan băng tuyệt vời.

Khái niệm mới về vật liệu kiểm soát đứt gãy này mở đường cho các vật liệu sáng tạo cho hàng không vũ trụ, năng lượng và các ứng dụng công nghiệp khác, nơi đóng băng là một vấn đề.
Một lớp băng mỏng phủ trên các tấm pin mặt trời có thể tàn phá khả năng tạo ra điện của chúng. Các lớp băng mỏng trên các cánh của tuabin gió có thể dẫn đến giảm 80% sản lượng điện mà có thể tránh được nhờ các vật liệu phủ mới này.

Đỗ Quyên
Theo Interesting engineering
CÙNG CHUYÊN MỤC
ĐỌC THÊM