I framtiden, ett försenat flyg på grund av is är ingen orsak till en härdsmälta.

En grupp forskare vid University of Illinois i Urbana-Champaign och Kyushu University har utvecklat ett sätt att ta bort is och frost från ytor extremt effektivt, använder mindre än 1 % av energin och mindre än 0,01 % av tiden som behövs för traditionella avfrostningsmetoder.

Gruppen beskriver metoden i Bokstäver i tillämpad fysik . Istället för konventionell avfrostning, som smälter all is eller frost från det översta lagret och ner, forskarna etablerade en teknik som smälter isen där ytan och isen möts, så att isen helt enkelt kan glida av.

"Arbetet motiverades av de stora energieffektivitetsförlusterna i byggnaders energisystem och kylsystem på grund av behovet av att göra intermittent avfrostning. Systemen måste stängas av, arbetsvätskan värms upp, då måste den kylas ner igen, "sa författaren Nenad Miljkovic, vid UIUC. "Detta äter upp mycket energi när man tänker på de årliga driftskostnaderna för att köra intermittenta avfrostningscykler."

Enligt författarna, den största källan till ineffektivitet i konventionella system är att mycket av energin som används för avisning går till att värma andra komponenter i systemet snarare än att direkt värma frosten eller isen. Detta ökar energiförbrukningen och systemets stilleståndstid.

Istället, forskarna föreslog att leverera en puls med mycket hög ström där isen och ytan möts för att skapa ett lager av vatten. För att säkerställa att pulsen når det avsedda utrymmet istället för att smälta den exponerade isen, forskarna applicerar en tunn beläggning av indiumtennoxid (ITO) – en ledande film som ofta används för avfrostning – på ytan av materialet. Sedan, de lämnar resten till gravitationen.

För att testa detta, forskarna tinade en liten glasyta kyld till minus 15,1 grader Celsius – ungefär lika kall som de varmaste delarna av Antarktis – och till minus 71 grader Celsius – kallare än de kallaste delarna av Antarktis. Dessa temperaturer valdes för att modellera uppvärmning, ventilation, luftkonditionerings- och kylapplikationer och flygtillämpningar, respektive. I alla tester, isen togs bort med en puls som varade mindre än en sekund.

I en verklig, 3D-system, gravitationen skulle assisteras av luftflödet. "I stor skala, allt beror på geometrin, " sade Miljkovic. "Men, effektiviteten av detta tillvägagångssätt borde definitivt fortfarande vara mycket bättre än konventionella metoder."

Gruppen har inte studerat mer komplicerade ytor som flygplan än, men de tycker att det är ett självklart framtida steg.

"De är en naturlig förlängning eftersom de reser snabbt, så skjuvkrafterna på isen är stora, vilket betyder att bara ett mycket tunt lager vid gränsytan behöver smältas för att ta bort isen, "Miljkovic sa." Arbete skulle behövas för att ta reda på hur vi kan belägga böjda komponenter i överensstämmelse med ITO och för att räkna ut hur mycket energi vi skulle behöva. "

Forskarna hoppas kunna arbeta med externa företag för att skala upp sin strategi för kommersialisering.