Ailes d'avion, les éoliennes et les systèmes de chauffage intérieurs luttent tous sous le poids et le froid de la glace. Les techniques de dégivrage sont énergivores, cependant, et nécessitent souvent de grandes masses de glace pour fondre complètement pour fonctionner. Des chercheurs de l'Université de l'Illinois et de l'Université de Kyushu au Japon ont mis au point une nouvelle technique qui ne nécessite qu'une fine couche de glace à l'interface d'une surface pour fondre, lui permettant de glisser sous la force de gravité.

La méthode, qui utilise moins de 1 % de l'énergie et moins de 0,01 % du temps nécessaire aux techniques de dégivrage traditionnelles, est publié dans la revue Lettres de physique appliquée .

Le problème d'inefficacité des systèmes conventionnels résulte du fait que la majeure partie de l'énergie utilisée pour le chauffage et le dégivrage doit être utilisée pour réchauffer d'autres composants du système plutôt que de chauffer directement le givre ou la glace, les chercheurs ont dit. Cela augmente la consommation d'énergie et les temps d'arrêt du système.

"Pour décongeler, la fonction de refroidissement du système est arrêtée, le fluide de travail est chauffé pour faire fondre la glace ou le givre, puis il faut le refroidir à nouveau une fois la surface propre, ", a déclaré Nenad Miljkovic, auteur principal et professeur de sciences mécaniques et d'ingénierie à l'Université de l'Université d'I. " Cela consomme beaucoup d'énergie, quand vous pensez aux coûts opérationnels annuels de l'exécution de cycles de dégivrage intermittents."

Les chercheurs proposent de délivrer une impulsion de très fort courant à l'interface entre la glace et la surface pour créer une couche d'eau. Pour s'assurer que l'impulsion est capable de générer la chaleur requise à l'interface, les chercheurs appliquent une fine couche d'un matériau appelé oxyde d'indium et d'étain, un film conducteur souvent utilisé pour le dégivrage, à la surface du matériau. Puis, ils laissent le reste à la gravité.

Pour tester cela, l'équipe a décongelé une plaque de verre verticale refroidie à -15 degrés Celsius et à -70 degrés Celsius. Ces températures ont été choisies pour modéliser le chauffage, applications de ventilation et de climatisation et applications de réfrigération et aérospatiale, respectivement. Dans tous les tests, la glace a été enlevée avec une impulsion durant moins d'une seconde.

Dans un environnement réel, la gravité serait assistée par le flux d'air, dit Miljkovic. "Cette nouvelle approche est plus efficace que les méthodes conventionnelles."

Le groupe n'a pas encore étudié des surfaces 3D plus compliquées comme les composants d'avion, ce qui, selon eux, est une étape future évidente. "Les avions sont une extension naturelle car ils voyagent vite, les forces de cisaillement sur la glace sont donc importantes, ce qui signifie que seule une très fine couche à l'interface doit être fondue pour éliminer la glace, " Miljkovic a déclaré. " Plus de travail est nécessaire pour comprendre comment nous pouvons enduire les composants incurvés d'oxyde d'indium et d'étain de manière conforme et rentable tout en maintenant la conformité en matière de sécurité. "

Les grands systèmes tels que les ailes d'avion nécessiteraient de très grandes quantités de courant instantané, les chercheurs ont dit. "Bien que la puissance totale pendant l'impulsion soit très faible, la puissance instantanée est élevée, " a déclaré Yashraj Gurumukhi, étudiant diplômé de l'Illinois. " Des travaux supplémentaires sont nécessaires en termes d'électronique requise pour alimenter les circuits qui chauffent l'interface. "