Les scientifiques de l'Université Rice ont modifié leur dégivreur à base de graphène pour résister à la formation de glace bien en dessous du point de congélation et ont ajouté des capacités superhydrophobes. Le film robuste est destiné à être utilisé dans des environnements extrêmes ainsi que sur des avions, les lignes électriques et les navires. Crédit :Tour Group/Rice University
Les scientifiques de l'Université Rice ont perfectionné leur dégivreur à base de graphène pour servir un double objectif. Le nouveau matériau fait toujours fondre la glace des ailes et des fils lorsque les conditions deviennent trop froides. Mais si l'air est au-dessus de 7 degrés Fahrenheit, la glace ne se formera pas du tout.
Le laboratoire Rice du chimiste James Tour a doté son dégivreur de capacités superhydrophobes (hydrofuges) qui empêchent passivement l'eau de geler au-dessus de 7 degrés. Le film résistant qui se forme lorsque le dégivreur est pulvérisé sur une surface est constitué de nanorubans de graphène minces atomiques qui sont conducteurs, ainsi, le matériau peut également être chauffé à l'électricité pour faire fondre la glace et la neige dans des conditions plus froides.
Le matériau peut être enduit par pulvérisation, ce qui le rend adapté aux grandes applications comme les avions, les lignes électriques, dômes radars et navires, selon les chercheurs. L'étude a été publiée ce mois-ci dans la revue American Chemical Society Matériaux et interfaces appliqués ACS .
"Nous avons appris à fabriquer un matériau résistant à la glace pour des conditions plus douces dans lesquelles le chauffage n'est même pas nécessaire, mais avoir l'option est utile, " Tour a déclaré. " Ce que nous avons maintenant est un très mince, revêtement robuste qui peut garder de vastes zones exemptes de glace et de neige dans un large éventail de conditions."
Visiter, auteurs principaux Tuo Wang, un étudiant diplômé de Rice, et Yonghao Zheng, un chercheur postdoctoral Rice, et leurs collègues ont testé le film sur du verre et du plastique.
Les échantillons de test montrent un film à base de nanoruban de graphène développé à l'Université Rice avec des propriétés de dégivrage à la fois passives et actives. Lorsque le film de gauche est chauffé sans application de lubrifiants, la glace fond mais des gouttelettes d'eau restent à la surface. Avec des lubrifiants, à droite, la glace commence à fondre et glisse. Le matériau peut convenir aux applications de dégivrage et d'antigivrage dans des environnements extrêmes. Crédit :Tour Group/Rice University
Les matériaux sont superhydrophobes s'ils ont un angle de contact avec l'eau supérieur à 150 degrés. Le terme fait référence à l'angle auquel la surface de l'eau rencontre la surface du matériau. Plus les perles sont grosses, plus l'angle est élevé. Un angle de 0 degrés est fondamentalement une flaque d'eau, tandis qu'un angle maximum de 180 degrés définit une sphère touchant juste la surface.
Les films Rice utilisent des nanorubans de graphène modifiés avec un composé fluoré pour améliorer leur hydrophobie. Ils ont découvert que des nanorubans modifiés avec des chaînes perfluorées plus longues donnaient des films avec un angle de contact plus élevé, suggérant que les films sont accordables pour des conditions particulières, Tour dit.
Le réchauffement des surfaces d'essai à température ambiante et le refroidissement à nouveau n'ont eu aucun effet sur les propriétés du film, il a dit.
Les chercheurs ont découvert qu'en dessous de 7 degrés, l'eau se condenserait dans les pores de la structure, provoquant la perte de la surface à la fois de ses propriétés superhydrophobes et glaciales. À ce moment, l'application d'au moins 12 volts d'électricité les a suffisamment réchauffés pour conserver ses propriétés répulsives.
L'application de 40 volts au film l'a amené à température ambiante, même si la température ambiante était de 25 degrés en dessous de zéro. La glace laissée à se former à cette température a fondu après 90 secondes de chauffage résistif.
Les chercheurs ont découvert que, bien qu'efficace, le mode dégivrage n'a pas complètement éliminé l'eau, car certains sont restés piégés dans les pores entre les faisceaux de nanorubans liés. L'ajout d'un lubrifiant avec un point de fusion bas (moins 61 degrés F) au film a rendu la surface glissante, dégivrage accéléré et économie d'énergie.
