ابتكار أسطح مقاومة للجليد مستوحاة من ريش البطريق
يتسبب الجليد المتراكم على الطرقات في الشتاء بخطر انجراف المركبات، فضلا عن تعرض كثيرين لمخاطر تساقط القطع الجليدية الحادة المتشكلة على أطراف سطوح الأبنية.
وتحتاج عملية إزالة الجليد لجهود كبيرة باستخدام التقنيات التقليدية المعتمدة على الحرارة أو المواد الكيميائية أو التحريك الميكانيكي، وعلى الرغم من جودة التقنيات التقليدية المستخدمة فإنها غير مستدامة نظرا لاستهلاكها كميات كبيرة من الطاقة والمواد الكيميائية المضرة.
وحاول الباحثون خلال العقد الأخير ابتكار حل وقائي من خلال صناعة سطح يمنع تشكل الجليد عليه، أو يسمح بإزالته بسهولة، في هذا الإطار، طور باحثون من جامعة "مكغيل" الكندية تقنية تحاكي طيور البطريق التي تكيفت على البيئة المتجمدة والرياح الثلجية في القطبين، من خلال شكل ريشها الذي يمنع تشكل الجليد على سطحه.
ودرس الباحثون البنية الميكروية وسلوك قطرات المياه على الريش بشكل منفرد أو مجتمع، وشكل حركتها في حال انتشارها أو تجمعها مع بعضها، وأظهر تحليل سلوك المياه أن ريش البطريق يتمتع بقدرة على مقاومة المياه والجليد معا، وخلافا لما هو متوقع، لم تؤدِّ الزيوت التي يفرزها الجلد دورا مهما في مقاومة الجليد، بل كان لشكل ريش البطريق تصميم فريد من نوعه قادر على منع الجليد من التشكل.
واستوحى الباحثون الشكل الخاص لكل ريشة وبنيتها التي تسمح بربط الريش مع بعضه ليشكل نسيجا مترابطا يشبه السجاد، واستخدم الباحثون أنسجة مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ "ستانلس ستيل" تحاكي بأقطارها ومساماتها البنية الميكروية لريش البطريق.
واعتمد الباحثون على معالجة ليزرية فائقة السرعة لمطابقة التعرجات النانوية على سطح الريش الصناعي مع ريش البطريق؛ وفقا لموقع تك إكسبلور.
ويمتاز الريش المصنوع بتشكيله لسطوح تقاوم الماء والجليد معا عند درجات التجمد المنخفضة، إذ يتسرب الماء بين شقوق الريش وفي مساماته ويتجمد مشكلا صدوعا في الجليد المتشكل سابقا، في حين تعتمد معظم السطوح المقاومة للماء على تقنية حبس الهواء بما يشبه أوراق نبات اللوتس، إذ يقوي الماء من التصاق الجليد في هذا النوع من السطوح.
وأظهرت تجارب الباحثين تفوق السطح الريشي الجديد على سطح ناعم مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ أيضا، بنسبة 95% في مقاومة التصاق الجليد، ويسعى الباحثون إلى دراسة كيفية تطبيق التقنية الجديدة في حالات تحتاج إلى مقاومة الجليد؛ مثل سطوح أجنحة الطائرات وخطوط التزويد بالكهرباء، فضلا عن تحديد تكلفة تركيبها وصيانتها.
