Si vous vous êtes déjà levé un matin d'hiver et que vous vous êtes lancé dans la tâche ardue de gratter le givre d'un pare-brise, un laboratoire de Virginia Tech engage la science [IS1] qui pourrait vous faciliter la vie. Dans une recherche financée par la National Science Foundation, Le professeur agrégé Jonathan Borekyo a dirigé une équipe dans le développement d'une solution potentielle pour l'élimination du givre au moyen de l'électrostatique.

Comme l'eau gèle, les protons chargés positivement et les électrons chargés négativement se séparent. Les cristaux de glace gelés s'électrisent à mesure que le haut du givre devient plus chaud que le bas du givre. Cela provoque le déplacement des ions chargés de haut en bas (de chaud à froid), mais il s'avère que les ions positifs peuvent migrer plus rapidement. Le haut du givre finit par être chargé négativement tandis que le bas est plus chargé positivement, un concept connu sous le nom de séparation de charge.

La séparation des charges dans le gel a été étudiée dans le passé, mais l'effet n'a jamais été exploité pour enlever le givre de sa surface. Le laboratoire d'interfaces et de fluides inspirés par la nature de Boreyko a entrepris de combler cette lacune. L'équipe a commencé par créer artificiellement du givre sur une surface. Ils ont ensuite suspendu un film d'eau au-dessus du gel à l'aide de papier filtre. Les contraires s'attirent, ainsi, le dessus chargé négativement de la feuille de givre a attiré les ions positifs dans l'eau. Cela a généré un champ électrique qui a exercé une force d'attraction sur la feuille de givre.

A l'aide d'une caméra ultra-rapide, l'équipe a observé des particules de givre se détacher de leur substrat et sauter vers le film d'eau opposé. Le givre a été cultivé sur les surfaces en métal et en verre, indiquant que l'effet de givre sauteur est possible quelles que soient les propriétés thermiques et électriques de l'objet retenant l'eau.

Avec ces données en main, l'équipe passe à plus grande échelle dans ses tests. Les particules de glace dans cette expérience étaient de très petite taille, chacun seulement quelques millimètres ou moins. L'équipe de Boreyko s'efforce d'éliminer les grandes plaques de glace en augmentant la quantité de charge qui s'approche du givre. En remplaçant l'eau chaude par des électrodes activement chargées, les petits sauts de givre pourraient devenir des évacuations de glace à grande échelle.

« Si nous pouvons amplifier cet effet de dégivrage électrostatique, de telle sorte que des plaques entières de glace ou de givre soient instantanément arrachées de leur surface, cela pourrait changer la donne pour les industries aéronautique et CVC, " dit Borekyo.

Ces résultats ont été publiés dans ACS Nano . L'auteur principal de l'article était Ranit Mukherjee, un étudiant diplômé du laboratoire de Boreyko.