Flygplatser är upptagna, särskilt under vintern. När passagerare väntar på att gå ombord blir förseningarna längre när flygplan måste fyllas på med tusentals liter avisningsvätska som hjälper dem att bekämpa den iskalla vintern. Men så fort planet lyfter är det mesta av vätskan borta från flygplanets yta och det slutar med att förorena sötvattenströmmar och sjöar.

I en strävan att göra en mer effektiv produkt immun mot is för sådana krävande industrier och konsumenter, Sushant Anand, UIC biträdande professor i maskinteknik, och Rukmava Chatterjee, en UIC Ph.D. student, har utvecklat ett mer hållbart alternativ till konventionella avisningsmedel. De säger att det också kan gynna andra industrier.

"Vi ifrågasatte kryoskyddsmedlens livslängd och tittade på nya sätt att öka deras effektivitet," sa Anand. "Glykoler löser sig väldigt snabbt i vattnet och sköljs bort innan planet lyfter, och det är ett allvarligt problem som kostar hundratals miljoner dollar – varav de flesta bokstavligen hamnar i avloppet. Vi tänkte varför inte förbättra sådana kemikalier själva och göra alternativ som kan pågå längre samtidigt som de är mer biovänliga. Och det var det vi gjorde."

För att uppnå sitt mål utvecklade forskarna en omfattande familj med mer än 80 frysskyddsbeläggningar, som kan klassificeras som polymerlösningar, emulsioner, krämer och geler. Formuleringarna kan lätt appliceras på aluminium, stål, koppar, glas, plast eller vilken industriell yta som helst utan förkonditionering eller dyra ytbehandlingar.

"Våra beläggningar är ett allt-i-ett-paket som kan fördröja bildandet av frost i långa timmar och samtidigt få all is som bildas på dess yta att lätt släppa av en mild bris eller enkel lutning av underlaget," sa Chatterjee.

Deras arbete rapporteras i en Avancerat material artikel med titeln "En familj av frostbeständiga och isfobiska beläggningar."

Beläggningarna är en familj av fasförändringsmaterialbaserade formuleringar och multifunktionella beläggningar som kan skräddarsy fast föroreningsvidhäftning på funktionella ytor, allt från is till bakterier, oavsett deras inneboende materialstruktur och kemi. Detta konstruerades genom att reglera hur kemikalier läcker ut ur materialsystemet och genom att skapa ett smörjande ytskikt som är både halt och icke-frysande till sin natur.

Frostskyddsgelerna är också genomskinliga, vilket är avgörande för applikationer som trafiksignaler, banljus som hjälper piloter under landningar, vindrutor för bilar eller byggnadsfönster.

"Föreställ dig att belägga din smartklocka med vår gel som kan hämma isbildning i de kyliga negativen och samtidigt förhindra bakteriell kontaminering," sa Chatterjee.

"Eftersom våra antiisningssprayer är biovänliga och antibakteriella, tror vi till och med att det finns en potential att använda dem i jordbruket för att förhindra att grödor förstörs av hård frost," sa Anand. "Men det är en dröm, och vi måste göra fler studier för att se om det kommer att bli några långsiktiga negativa effekter på växterna."

En världsomspännande patentansökan med titeln "Compositions and Methods for Inhibiting Ice Formation on Surfaces" har lämnats in av UIC:s Office of Technology Management.

"Det finns en stor potential i dessa material för många applikationer, och jag tror att dagen då kommersiella versioner av vårt material kommer ut bara har kommit närmare," sa Anand.

Anand Research Groups medlemmar Hassan Bararnia och Umesh Chaudhuri samarbetade med Chatterjee om experimenten. + Utforska vidare

Material kan fördröja frost upp till 300 gånger längre än befintliga anti-isningsbeläggningar