هنگامی که یخ و برف روی سطوح جمع می‌شود، می‌تواند انواع مشکلات را تشکیل کند. جاده‌ها و پیاده‌روها لغزنده و خطرناک خواهد شد، خطوط برق امکان پذیر صدمه ببینند و آیرودینامیک بال‌های هواپیما تحت تأثیر قرار گیرد. مقابله با تجمع یخ طبق معمول شامل منفعت گیری از نمک، گرما یا بیل‌های قدیمی است، اما این راه حلها به ترتیب با هزینه‌های زیست محیطی، انرژی و تلاش زیاد همراه می باشند.

به نقل از نیواطلس، اکنون دانشمندان دانشگاه نورث وسترن روش جدیدی برای ساخت سطوح ضد یخ ابداع کرده‌اند. ساخت این سطوح با بافتی الهام گرفته از برگ‌ها اغاز می‌شود که دارای برآمدگی و فرورفتگی کوچکی می باشند که از پخش شدن یکنواخت یخ روی سطح جلوگیری می‌کند.

در یک مطالعه در سال ۲۰۲۰، محققان دریافتند که افزودن این نوع ساختار سطحی، در مقیاس میلی‌متری، به افت راه اندازی یخ‌زدگی تا ۸۰ درصد پشتیبانی می‌کند.

در این مطالعه تازه، محققان آن را چند قدم جلوتر بردند. آنها یک لایه زیاد نازک از اکسید گرافن به ضخامت تنها ۶۰۰ میکرومتر به سطح فرورفتگی‌ها اضافه کردند که عرض آن بین هر برآمدگی فقط پنج میلی‌متر می بود.

ساخت سطحی که تا یک هفته یخ نمی‌زند

کیو چول کنت پارک(Kyoo-Chul Kenneth Park)، نویسنده ارشد این مطالعه می‌گوید: اکسید گرافن بخار آب را جذب می‌کند و سپس مولکول‌های آب را در ساختار خود به دام می‌اندازد. به این علت، لایه اکسید گرافن همانند یک ظرف عمل می‌کند تا از یخ زدن بخار آب جلوگیری کند. هنگامی که ما اکسید گرافن را با سطح برآمده ترکیب کردیم، در برابر یخ‌زدگی برای زمان طویل در حالت فوق اشباع بالا مقاومت کرد. این سطح ترکیبی برای مدتی پایدار و طویل عاری از یخ‌زدگی باقی ماند.

این سطح تازه، بیشتر از ۱۵۰ ساعت که تقریبا معادل یک هفته است، به طور ۱۰۰ درصد در برابر راه اندازی یخ مقاوم ماند. این زمان، زیاد طویل‌تر از دیگر انواع پوشش‌های مقاوم در برابر یخ است و به طور غیرفعال انجام می‌شود و نیازی به برق یا اجزای فعال ندارد. خود سطح نیز ماندگاری طویل مدتی خواهد داشت.

پارک افزود: زیاد تر سطوح ضد یخ زدگی در معرض صدمه ناشی از خراش یا آلودگی می باشند که کارکرد سطح را در طول زمان افت می‌دهد. اما مکانیسم ضد یخ ما در برابر خراش‌ها، ترک‌ها و آلودگی‌ها مقاوم است و عمر سطح را افزایش می‌دهد.

این ساختار سطحی تازه را می‌توان در هر جایی که یخ زدگی مزاحم کار آن است برای مثال روی سطوح ماشین و هواپیما، خطوط برق، داخل فریزرها، احتمالا حتی پیاده‌روها و جاده‌ها اعمال کرد.