Nuovo sistema impedisce il congelamento senza calore

Roma – Un nuovo sistema che impedisce la formazione del gelo prima che inizi, senza utilizzo di calore. E’ quanto sviluppato dagli ingegneri della Northwestern University che hanno pubblicato i propri risultati su Science Advances. I ricercatori hanno scoperto che modificando la texture di qualsiasi superficie e aggiungendo un sottile strato di ossido di grafene si impedisce al 100 per cento la formazione di brina sulle superfici per una settimana o potenzialmente anche di più. Si tratta di un risultato 1000 volte più duraturo delle attuali superfici antigelo all’avanguardia. Come ulteriore vantaggio, il nuovo design della superficie scalabile è anche resistente a crepe, graffi e contaminazione. “L’accumulo indesiderato di gelo è una delle principali preoccupazioni nei settori industriale, residenziale e governativo”, ha affermato Kyoo-Chul Kenneth Park della Northwestern , che ha guidato lo studio. “Ad esempio, la crisi energetica del 2021 in Texas è costata 195 miliardi di dollari di danni, derivanti direttamente da gelo, ghiaccio e condizioni di freddo estremo per oltre 160 ore. Pertanto, è fondamentale sviluppare tecniche antigelo, che siano robuste per lunghi periodi di tempo in condizioni ambientali estreme. È inoltre necessario sviluppare metodi antigelo che siano facili da fabbricare e implementare. Abbiamo progettato la nostra tecnica antigelo ibrida tenendo a mente tutte queste esigenze. Può prevenire il gelo potenzialmente per settimane alla volta ed è scalabile, durevole e facilmente fabbricabile tramite stampa 3D”. La nuova superficie comprende piccole protuberanze, con una distanza picco-picco di 5 millimetri. Quindi, un sottile strato di ossido di grafene, spesso appena 600 micron, ricopre le valli tra i picchi. “L’ossido di grafene attrae il vapore acqueo e poi confina le molecole d’acqua all’interno della struttura”, ha detto Park. “Quindi, lo strato di ossido di grafene agisce come un contenitore per impedire al vapore acqueo di congelare. Quando abbiamo combinato l’ossido di grafene con la superficie macrotexture, ha resistito al gelo per lunghi periodi ad alta sovrasaturazione. La superficie ibrida diventa una zona stabile, duratura e priva di gelo”. Rispetto ad altre superfici antigelo all’avanguardia, il metodo di Park è risultato il chiaro vincitore. Mentre le superfici superidrofobiche (idrorepellenti) e lubrificate hanno resistito al 5-36 per cento della formazione di gelo per un massimo di 5 ore, la superficie di Park ha resistito al 100 per cetno della formazione di gelo per 160 ore. “La maggior parte delle altre superfici antigelo sono soggette a danni da graffi o contaminazione, che degradano le prestazioni della superficie nel tempo”, ha affermato Park. “Ma il nostro meccanismo antigelo dimostra robustezza a graffi, crepe e contaminanti, prolungando la durata della superficie”. Questa superficie ibrida di ossido di grafene-macrotexture offre una soluzione promettente per prevenire la formazione di brina in varie applicazioni. La maggior parte delle persone si preoccupa della brina solo quando ricopre il parabrezza dell’auto o uccide le piante da esterno. Ma la brina è più di un fastidio. La brina sulle ali degli aerei può creare resistenza, rendendo i voli pericolosi o addirittura impossibili. Quando si accumula all’interno di freezer e frigoriferi, la brina riduce notevolmente l’efficienza energetica degli elettrodomestici. La brina può aggiungere troppo peso alle linee elettriche, causando rotture e, in ultima analisi, interruzioni di corrente. Può anche compromettere i sensori sui veicoli, danneggiando la loro capacità di rilevare con precisione gli oggetti. (30Science.com)