Boreyko, tillsammans med studenterna William McClintic och Kevin Murphy, experimenterade genom att behandla aluminiumplattor för att göra dem superhydrofoba -- dvs. så vattenavvisande att droppar lätt rullar av utan att fastna på ytan. Kredit:Virginia Tech
Jonathan Boreyko slog på defrostern i sin bil en kall vintermorgon och väntade på att isen på vindrutan skulle smälta. Och fortsatte att vänta.
Boreyko, en biträdande professor vid institutionen för biomedicinsk teknik och mekanik vid Virginia Tech College of Engineering, visste att det måste finnas en mer effektiv, snabbare sätt att smälta frosten.
Så han utvecklade en.
Genom att använda vad han kallar "ett mycket enkelt kemiskt recept, "Boreyko har hittat ett sätt att avfrosta ytor 10 gånger snabbare än normalt.
Boreyko, tillsammans med studenterna William McClintic och Kevin Murphy, experimenterade genom att behandla aluminiumplattor för att göra dem superhydrofoba – det vill säga, så vattenavvisande att droppar lätt rullar av utan att fastna på ytan.
En gång kemiskt behandlad, frosten som bildades på ytan av det kylda aluminiumet växte i ett "suspenderat" tillstånd, Boreyko förklarade.
"Med andra ord, det fanns många nano-luftfickor mellan frostduken och det faktiska solida substratet av aluminium, ", sa han. "Detta gjorde frosten mycket rörlig och lätt att fälla när den smälte, ungefär som en puck på ett airhockeybord."
När värme appliceras på en yta som inte är behandlad med den superhydrofoba beläggningen, smältvattnet från frosten fastnar på ytan och måste långsamt förångas. Jämförelsevis, frosten på en yta som behandlats med den superhydrofoba beläggningen glider snabbt av i klumpar av slask – även innan all is har smält – och lämnar ytan torr.
Boreyko kallar det nya konceptet "dynamisk avfrostning".
Forskningen, nyligen publicerad i ACS tillämpade material och gränssnitt , har enorma konsekvenser, med tanke på att praktiskt taget alla typer av material kan göras superhydrofobiskt. Enligt Boreyko, Metoden skulle potentiellt kunna användas på allt från värmepumpar till vindkraftverk till flygplan.
Jonathan Boreyko, biträdande professor vid institutionen för biomedicinsk teknik och mekanik vid Virginia Tech College of Engineering. Kredit:Virginia Tech
Konceptet med suspenderat vatten är inte precis nytt - forskare har vetat i ett decennium att daggdroppar i huvudsak kan flyta på en superhydrofob yta på grund av nano-råheten mellan ytan och daggen, sa Boreyko.
Men konsekvenserna av att en superhydrofob yta bildar luftfickor under frost har först nyligen börjat undersökas.
"Min idé kom från insikten att frost helt enkelt är daggdroppar som har frusit över till is - så om daggdroppar kan vara mycket rörliga på en superhydrofob yta, kanske frost kan vara det också, " sa Boreyko. "Visst nog, när frost bildades på vårt kylda superhydrofoba aluminium, isen kunde fånga luftfickor under sig precis som med flytande vatten."
Med det i åtanke, Boreyko planerar att fortsätta att förbättra den ursprungliga kemiska blandningen. Genom ytterligare forskning, han hoppas kunna göra de superhydrofoba ytorna hållbara för långvarig praktisk användning.
