Pingvintoll segítheti a jégmentes felület kialakítását

A kanadai McGill Egyetem szakemberei számára a pingvinek tolla nyújt segítséget a vegyszermentes jégtaszító felület kifejlesztésében. Olyan tárgyak esetében volna nagy szükség jégtaszító burkolatra, mint a szélturbinák, elektromos vezetékek, vagy a repülők szárnyai. A kanadai kutatók számára különösen fontos kérdés ez, hiszen rendszeresen sújtják olyan téli viharok az országot, amikor kiterjedt áramszünetet eredményez a jéglerakódás miatt leszakadó vezeték (ez nem is csak Kanadára jellemző). Ugyanez a probléma számos más felület esetében is fennáll, és jelenleg csak vegyszeres vagy nagy energiaigényű és sok munkával megvalósítható megoldás létezik. Lehet-e környezetbarát, és kevésbé energia- és munkaigényes módszert találni helyette?

A McGill kutatói megtalálhatták a lehetséges megoldást a szamárpingvinek tollainak szerkezetében, e madár akkor is jégmentes marad, ha az antarktiszi fagyban vizes tollakkal a szabadban tartózkodik.

„Először a lótusz levelét vizsgáltuk, amelyről ismert, hogy kiváló vízlepergető, ám kiderült, a jégmentesség terén nem valami jó” – mondta el Anne Kietzig, aki közel egy évtizede foglalkozik ezzel a problémakörrel. A kutató a Biomimetikus Felületmérnöki Labor vezetője a McGill Egyetemen. „Csak a pingvintollak vizsgálata során találtunk rá arra a természetes anyagra, amely mind a vizet, mind a jeget taszítja.”

Kiderült, hogy a tollak ágacskáinak egymáshoz viszonyított elrendezése felel a víztaszító, az ágacskákon található horgocskák pedig a jégtaszító tulajdonságért.

Az ágak és az ágacskák a toll tengelyéből kétoldalt kiágazó részek, míg a horgocskák az ágacskákat egymáshoz rögzítő szerkezeti elemek, amelyeknek köszönhető, hogy a toll egységes felületként funkcionál (a pehelytollaknál nincs ilyen rögzített szerkezet, ezért lehet az extra puha). A kutatók ezt utánozták le rozsdamentes acéldrótokból készült szövetszerű szerkezettel, amelynek a felületére lézer segítségével olyan nanoszerkezetet martak, amely a pingvintoll ágacskáinak elrendeződésére hasonlít.

„Ugyan ellentmondásosnak tűnhet, de a dróthálós szerkezet sikerének kulcsa az, hogy a fagyos körülmények közepette a háló szálacskái közti résekbe behatol a víz. Ez a víz fagy meg utoljára, és repedések jönnek létre benne, amikor tágul fagyás közben, hasonlóan a hűtők jégkockatartóihoz. Pont erre a kis erőre van szükségünk ahhoz, hogy ledobja magáról a jeget a háló, mivel a mikrorepedések könnyedén végigszaladnak a drótszövet felületén” – magyarázta Kietzig.

A kutatók szélcsatornás teszteket végeztek az így kialakított drótszövettel bevont tárgyakkal, és kiderült, hogy a sima rozsdamentes acélhoz képest közel kétszer hatékonyabban előzte meg a drótszövet a felület eljegesedését. Mivel nem kell vegyszereket felhordani a felületekre e módszer során, ezért a kutatók szerint különösen alkalmas lesz szélturbinákhoz, drónok szárnyaihoz, elektromos vezetékekhez és oszlopokhoz. A légi közlekedés szigorú szabályozása miatt a kutatók szerint nem valószínű, hogy a repülőgépek szárnyait valaha is bevonhatják a speciális drótszövettel. „Az azonban elképzelhető, hogy a szárnyak felületének kialakításához valamilyen módon fel lehet majd használni azt a mintázatot, amelyet a kutatásunkban vizsgáltunk, és a jégmentesítés a hagyományos módszerek és e pingvintollak ihlette mintázat ötvözetének köszönhetően könnyebbé válik” – tette hozzá a kutató.

Az eddigi eredmények kecsegtetőek, de van még további kutatni való e módszerben is. Az eddigi eredményeket az ACS Appl. Mater. Interfaces szakfolyóiratban publikálták a kanadai szakemberek.