En ny sensor, som kan upptäcka isansamling i realtid, kan vara en spelomvandlare när det gäller flygbolagens säkerhet och effektivitet.

Två distinkt olika forskarlag - ett som designar mikrovågssensorer och mikroelektroniksystem, och den andra som undersöker isavvisande material och extrema vätskeavstötande krafter för den senaste forskningen som kommer från UBC Okanagans School of Engineering.

Forskarna hade som mål att utveckla en sensor som kunde detektera det exakta ögonblicket när is börjar bildas på en yta. På grund av deras höga känslighet, låg effekt, enkel tillverkning, och plan profil, teamet valde att använda mikrovågsresonatorer. Enheten, förklarar biträdande professor Kevin Golovin, kommer att göra det lättare att upptäcka och hantera isansamling på flygplan, noterar att det har varit en hel del flygbolagstragedier direkt kopplade till isiga flygplansvingar.

"De isdetekteringssystem som används idag är ganska rudimentära. Till exempel, piloter upptäcker visuellt is på flygplanets vingar innan de avisningar under flygning, " säger Golovin, som driver Okanagan Polymer Engineering Research and Applications Lab. "Och på asfalten, intygar att flygplanet är fritt från is efter att halkbekämpning också har gjorts genom visuell inspektion, som är känsligt för mänskliga fel och miljöförändringar."

Plana mikrovågsresonatorsensorer är enkla spår av metall avsatt på en plast, och ändå är de mekaniskt robusta, känslig och lätt att tillverka förklarar biträdande professor Mohammad Zarifi, chef för UBCOs Microelectronics and Advanced Sensors Laboratory.

"Sensorerna ger en komplett bild av isbildningsförhållandena på vilken yta som helst, som en flygplansvinge. De kan upptäcka när vatten träffar vingen, spåra fasövergången från vatten till is, och mät sedan tjockleken på isen när den växer, allt utan att ändra vingens aerodynamiska profil."

Paret, tillsammans med doktoranderna Benjamin Wiltshire och Kiana Mirshahidi, har nyligen publicerat sina forskningsrön i Sensorer och ställdon B:Kemisk . Detta är den första rapporten om användning av mikrovågsresonatorer för att upptäcka frost eller isansamling, säger Zarifi. Det omvända är också möjligt, och sensorerna kan upptäcka när is smälts bort under avisning, han lägger till.

Och sensorernas känslighet och precision gör att detekteringen sker i realtid. Det kan göra avisningen på både marken och under flygningen snabbare, billigare och mycket effektivare.

"Resonatorn upptäckte frostbildning inom några sekunder efter att sensorn kylts till under fryspunkten, " förklarar Wiltshire, studiens första författare. "Det tog ungefär två minuter vid -10C för frosten att bli synlig på resonatorn med blotta ögat - och det är på ett litet område under idealiska labbförhållanden. Föreställ dig att försöka upptäcka is över ett helt vingspann under en snöstorm."

Plana mikrovågsresonatorenheter har nyligen visat betydande prestanda vid avkänning, övervaka och karakterisera fasta, flytande och gasformiga material. Dock, forskning om upptäckt av is och frost har inte gjorts förrän nu, säger Zarifi, trots de tydliga fördelarna med realtid, känslig och robust isdetektering för transport- och säkerhetsapplikationer.

"Detta är en helt ny metod för att upptäcka isbildning snabbt och exakt, " säger Zarifi. "Radiofrekvens- och mikrovågstekniken kan till och med göras trådlös och kontaktlös. Jag skulle inte bli förvånad om flygbolagen börjar använda tekniken även för denna kommande vinter."