(Phys.org) - Forskare har visat att iskristaller kommer att växa längs raka linjer på ett kontrollerat sätt på mikrospåriga ytor. Jämfört med den slumpmässiga bildningen av iskristaller på släta ytor, isen på de mikrospåriga ytorna bildas långsammare och smälter snabbare, vilket kan leda till förbättrade metoder för isbildning och avisning. Isbildning är för närvarande ett stort problem inom en mängd olika områden, inklusive solpaneler, kylsystem, kraftöverföringssystem, och flygplan, och den nya ytan kan bidra till att minska isuppbyggnaden i dessa system.

Forskarna, Ching-Wen Lo, Venkataraman Sahoo, och Ming-Chang Lu vid National Chiao Tung University i Taiwan, har publicerat ett papper om ytorna för att kontrollera isbildning i ett nyligen utgåva av ACS Nano .

"I arbetet, vi demonstrerade kontrollen av iskärnbildning och iskristalltillväxtkinetik genom att manipulera den lokala grovhetsskalan, "Lu sade." Kontrollen av kärnbildning och begränsning av istillväxt kinetik kan förbättra anti-isbildning och avisningsprestanda på en yta. Vi räknar med att konceptet kan bana väg för utveckling av nya konstruerade antisyrningsytor. "

Nyckeltanken bakom de mikrospåriga ytorna är att iskristaller företrädesvis bildas, eller "nukleat, "på mikrospåren. Så genom att justera formen och antalet mikrospår, forskarna kunde kontrollera bildandet av iskristaller på ytan. De visade att isbildning på en speciell V-formad mikrospåryta tar längre tid att täcka ytan och smälter snabbare jämfört med is som bildas på släta ytor.

Detta är inte den första typen av isbildningsyta som utvecklas. Under de senaste åren, forskare har designat superhydrofoba ytor för att förhindra isbildning. Eftersom superhydrofoba ytor stöter bort vatten, de är också "isfobiska, "uppvisar lägre ishäftning än vanliga ytor. Men vid mycket låga temperaturer upplever de flesta av dessa ytor fortfarande frostbildning. När frost ackumuleras och täcker hela ytan, ytan tappar sin isfobiska egenskap. En av fördelarna med de nya mikrospåriga ytorna är att de kan kontrollera isbildning på grund av frost.

En yta som kan minska isuppbyggnad har potential att påverka en mängd olika områden. De negativa effekterna av is inkluderar att minska effektiviteten hos solpaneler och kylsystem, skada den elektriska isoleringen på kraftöverföringssystem, äventyrar flygplanets säkerhet, och skada jordbruksgrödor.

"En av applikationerna är att lindra isbildningsproblemet på solpaneler, "Sade Lu." Isbildning och snöansamling på solpanelerna kan försämra deras energiomvandlingseffektivitet. Vår framtidsplan är att designa en yta med full kontroll över isbildningsprocessen, inklusive kärnbildning, kristalltillväxt, och is som sprider sig. "

Att förstå och kontrollera isbildning kan till och med hjälpa till att lösa problemet med smältande glaciärer.

"Dessutom, forskningens slutliga mål är att ha full kontroll över isbildningsprocessen, "Lu sade." Insikten från detta arbete kan tillämpas för att lindra den negativa påverkan som orsakas av global uppvärmning, till exempel, förlusten av isark. "

© 2017 Phys.org