ابداع روشی برای ممانعت از انجماد هواپیما

شاید یک سیستم منفعل مبتنی بر انرژی خورشیدی بتواند از منجمد شدن هواپیماها، توربین‌های بادی، خطوط برق و سطوح دیگر پیشگیری کند.

انجماد می‌تواند برای باله‌های هواپیما یا خطوط برق، مشکلات بسیاری از جمله عملکرد ضعیف یا آسیب‌های فاجعه‌بار ایجاد کند. پیشگیری از انجماد، به سیستم های گرمایشی پرانرژی یا اسپری‌های شیمیایی نیاز دارد که برای محیط زیست، مضر هستند.

پژوهشگران دانشگاه "ام.آی.تی"(MIT)، برای مقابله با این مشکل، یک سیستم کاملا منفعل مبتنی بر انرژی خورشیدی ابداع کرده‌اند.

عملکرد بسیار ساده این سیستم، با استفاده از نوعی ماده سه لایه صورت می‌گیرد که می‌توان آن را روی سطوح گوناگون، اسپری کرد. این سیستم، اشعه خورشید را جذب و آن را به گرما تبدیل می‌کند و سپس، گرما را در اطراف پخش می‌کند؛ در نتیجه، فرآیند ذوب فقط به قسمت‌هایی که در معرض مسقیم نور خورشید هستند، محدود نمی‌شود. هنگام استفاده از این فناوری، به منبع انرژی یا واکنش بیشتر نیازی نیست و می‌توان از آن حتی در شب و با استفاده از نور مصنوعی استفاده کرد.

"کریپا واراناسی"(Kripa Varanasi)، استادیار مهندسی مکانیک دانشگاه ام.آی.تی گفت: انجماد، یکی از مشکلات بزرگ هواپیماها، توربین‌های بادی، خطوط برق، سکوهای نفتی ساحلی و مکان‌های دیگری از این قبیل است. پاشیدن ضد یخ یا استفاده از سیستم‌های گرمایشی، راه‌های مرسوم حل این مشکل هستند اما مشکلاتی نیز به همراه دارند.

نخستین لایه که جذب‌کننده است، نور خورشید را جذب و آن را به گرما تبدیل می‌کند. ماده مورد استفاده پژوهشگران ام.آی.تی، کارآیی بالایی دارد و می‌تواند تا 95 درصد نور خورشید را جذب کند و تنها سه درصد آن را برای بازتاب از دست می‌دهد.

در آغاز، این لایه قادر بود مانع شکل‌گیری یخ شود اما دو محدودیت داشت؛ کارآیی آن، تنها محدود به مناطقی بود که به طور مستقیم در معرض نور خورشید هستند و مقدار زیادی از گرما، به لایه‌های زیرین منتقل می‌شد و نمی‌توانست به فرآیند پیشگیری از انجماد کمک کند.

پژوهشگران برای رفع این مشکلات، یک لایه پخش کننده به آن اضافه کردند. این لایه نازک که از جنس آلومینیوم است و ضخامت آن، تنها به 400 میکرومتر می‌رسد، توسط لایه جذب‌کننده گرم می‌شود و با گسترش گرما، تمام سطح را می‌پوشاند. واراناسی افزود: واکنش گرمایی این ماده، آنقدر سریع است که گرما زودتر از سرما رخ می‌دهد. نهایتا، لایه پایین که ویژگی عایق را دارد، از به هدر رفتن گرما پیشگیری می‌کند و آن را روی سطح نگه می‌دارد.

این پژوهش، در مجله "Science Advances" به چاپ رسید.

5656