Hydrogelbeschichtung zur Verhinderung von Eisbildung auf drei verschiedene Arten
Materialwissenschaftler an der UCLA Samueli School of Engineering und Kollegen in China haben eine Beschichtung entwickelt, die die Bildung von Eis verhindert.
Die Funktionsweise ist von einem natürlichen Mechanismus inspiriert, der das Einfrieren des Blutes bei verschiedenen Fischarten, die in der Nähe der Antarktis leben, verhindert. Die neue Beschichtung könnte eine kostengünstige und vielseitige Lösung sein, um zu verhindern, dass kritische Teile an Flugzeugflügeln, Außenrohren und anderen Geräten bei kalten Temperaturen vereisen.
Grundsätzlich sind die Prozesse der Eisbildung auf festen Oberflächen komplex und vielfältig, was es zu einer enormen Herausforderung macht, ein eisphobisches Material zu entwerfen, das unter verschiedenen Vereisungsbedingungen in einer komplexen, variierenden realen Umgebung funktionsfähig ist.
Multifunktionaler Vereisungsschutz
Die Wissenschaftler haben jetzt über einen multifunktionalen Vereisungsschutz auf der Basis von Polydimethylsiloxan (PDMS)-gepfropftem Polyelektrolyt-Hydrogel berichtet, die gleichzeitig die Eiskeimbildung hemmen, das Eiswachstum verhindern und die Eishaftung reduzieren kann.
Die Eigenschaften des Grenzflächenwassers lassen sich durch die Abstimmung der Synergie von Hydrophobie und Ionenspezifität steuern, im Gegensatz zu den herkömmlichen vollständig hydrophoben Bulk-Systemen (z.B. PDMS). Dies bietet uns einen vielversprechenden Weg, verschiedene eis-phobe Vorteile in ein Material zu integrieren. Die Kontrollierbarkeit des Grenzflächenwassers verleiht der Polyelektrolyt-Hydrogelbeschichtung eine hohe Leistung bei der Hemmung der Eisnukleation (Eisnukleationstemperatur unter -30°C), der Verhinderung der Eisausbreitung (Eisausbreitungsrate unter 0,002 cm2/s) und der Verringerung der Eishaftung (Eishaftungsstärke unter 20 kPa).
Die Studie wurde in Matter veröffentlicht.
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