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無須耗能或化學物質就能消除結冰之材料

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科技產業資訊室 - 謝威翔 發表於 2018年9月13日

 
圖、消除結冰之材料

在低溫下使用的設備,例如飛機機翼、海上鑽油平台、高架電線、風力發電機巨型葉片上,結冰可能會導致性能不佳甚至災難性故障,為了防止這種問題通常需要高耗能的加熱系統或是對環境有害的化學藥劑。最近麻省理工學院一篇刊登在Science Advances上的文章中,開發出一種利用太陽能的全被動式抗結冰方法。
 
以往常用於飛機的除冰噴霧劑的主要成分是乙二醇,具有毒性且對環境不友善。出於成本和安全考量,航空公司也不喜歡使用主動加熱。麻省理工的研究人員在以往的研究中使用超疏水表面以防止結冰,但這些塗層仍可能會受到結霜的影響,因為結霜是由氣體直接凝華成固體而形成。
 
新的系統由簡單的三層材料構成,可以加工或塗覆到欲處理的表面上。頂層材料可以吸收入射的陽光並將其轉換為熱量,能源吸收和轉換效率非常高,可吸收95%的入射陽光,而再輻射僅損失3%,但若只有在陽光下的部分發熱並無助於除冰。因此團隊加入第二層,厚度僅400微米的鋁層,能有效地將熱量橫向散佈到其他表面。底層是用泡沫材料做熱絕緣,以防止熱量擴散到其他地方。
 
研究團隊進行了多種測試,包括詳細的實驗室量測和戶外真實測試,以證明系統的有效性。結果發現,他們的材料能讓邊界層,即冰與表面接觸的地方,融化到形成一層薄薄的水,這將使表面滑動讓上方的冰塊滑下。熔化不僅僅局限於直接暴露在陽光下的區域,不需要多餘的動作或能源,甚至可以使用人工照明在夜間進行除冰。
 
未來該系統可以找到更廣泛的商業用途,例如防止建築物屋頂結冰,或其他航空甚至太空應用。該團隊將繼續研究以測試其壽命和最佳應用方法,同時並表示其基本系統已可立即用於某些特定應用。(682字;圖1) 

 
參考資料:
A new way to remove ice buildup without power or chemicals.MIT,2018/8/31
Photothermal trap utilizing solar illumination for ice mitigation. Science Advances,2018/8/31
出處:MIT News
時間:2018/08/31
 

 
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