Iskallt väder klandras för förluster på flera miljarder dollar varje år i USA, inklusive förseningar och skador i samband med flygresor, infrastruktur och kraftproduktions- och överföringsanläggningar. Att hitta effektiv, hållbara och miljömässigt stabila avisningsmaterial har dämpats av den envisa uthållighet som is vidhäftar till de material på vilka den bildas.

Forskare från University of Houston har rapporterat en ny teori i fysik som kallas stresslokalisering, som de använde för att justera och förutsäga egenskaperna hos nya material. Baserat på dessa förutsägelser, forskarna rapporterade i Material Horizons att de har skapat en hållbar silikonpolymerbeläggning som kan avvisa is från vilken yta som helst.

"Vi har utvecklat ett nytt fysiskt koncept och motsvarande isofobiskt material som visar extremt låg ishäftning samtidigt som det har långsiktig mekanisk, kemisk och miljömässig hållbarhet, " de skrev.

Hadi Ghasemi, Bill D. Cook biträdande professor i maskinteknik vid UH och motsvarande författare för arbetet, sa att fynden tyder på ett sätt att ta försök och fel i sökandet efter nytt material, i linje med materialvetenskapens rörelse mot ett fysikdrivet tillvägagångssätt.

"Du lägger in de fastigheter du vill ha, och principen kommer att berätta vilket material du behöver för att syntetisera, " han sa, noterar att konceptet också kan användas för att förutsäga material med fantastiska antibakteriella eller andra önskvärda egenskaper.

Hans medarbetare i projektet inkluderar Payman Irajizad, Abdullah Al-Bayati, Bahareh Eslami, Taha Shafquat, Masoumeh Nazari, Parham Jafari, Varun Kashyap och Ali Masoudi, alla med UH Institutionen för maskinteknik, och Daniel Araya, en tidigare UH -fakultetsmedlem som nu är vid Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory.

Ghasemi har tidigare rapporterat utveckla flera nya isofoba material, men han sa de, som andra befintliga material, har inte helt kunnat övervinna problemet med is som fastnar på ytan, tillsammans med frågor om mekanisk och miljömässig hållbarhet. Den nya förståelsen för stresslokalisering gör att det nya materialet kan undvika att, han sa.

Det nya materialet använder elastisk energilokalisering där is möter materialet, utlöser sprickor vid gränssnittet som slog av isen. Ghasemi sa att det kräver minimal kraft för att orsaka sprickorna; luftflödet över ytan på ett flygplan fungerar som en utlösare, till exempel.

Materialet, som appliceras som en spray, kan användas på vilken yta som helst, och Ghasemi sa att testning visade att det inte bara är mekaniskt hållbart och opåverkat av ultravioletta strålar - viktigt för flygplan som utsätts för konstant exponering för solen - men det förändrar inte heller flygplanets aerodynamiska prestanda. Test visar att det kommer att pågå i mer än 10 år, utan att behöva ansöka igen, han sa.