مواد PSLs و تاخیر ۳۰۰ برابری در یخ زدگی

1 امتیاز2 امتیاز3 امتیاز4 امتیاز5 امتیاز
Loading...
  • تاریخ انتشار : ۱۳۹۸/۰۳/۰۵

PSLs مواد جدید هستند که با توجه به اکثر تکنیک ها برای جلوگیری از یخ زدگی و تشکیل یخ در سطوح به شدت به مواد شیمیایی گرما یا مایع وابسته هستند که باید بارها و بارها مورد استفاده قرار گیرد زیرا آنها به راحتی شستشو می شوند. در حال حاضر، محققان دانشگاه ایلینوی در دانشکدۀ مهندسی شیکاگو برای اولین بار چندین ویژگی منحصر به فرد مواد شناخته شده به نام مایعات سوئیچینگ فاز یا PSLs را شرح می دهند که به عنوان نسل بعدی مواد ضد انجماد شناخته می شوند.

PSLs می توانند یخ و یخ زدگی تا ۳۰۰ برابر طولانی تر از پوشش های پیشرفته ای که در آزمایشگاه ها تولید می شوند، تاخیر دهند. “یخ و یخبندان خطراتی را برای مردم ایجاد می کنند و می توانند به ماشین آسیب برسانند و عملکرد برخی از فن آوری ها را کاهش دهند، به خصوص در زمینه انرژی و حمل و نقل، بنابراین ما علاقه مند به یافتن راه های ممکن برای غلبه بر اثرات مضر آن بوده ایم و مایعات فاز تغییر بسیار امیدوار کننده هستند. خانم سوشانت آناند، استادیار مهندسی مکانیک و صنعتی و نویسنده متناظر این مقاله است. PSLs یک زیرمجموعه از مواد تغییر فاز است که امتیاز ذوب شدن بالاتر از نقطه انجماد آب است که ۰ درجه سانتیگراد است، به این معنی که آنها می توانند جامدات در محدوده دمایی نزدیک به آن که در آن یخ می شود. نمونه هایی از این مواد عبارتند از: سیکلو هاکسان، سیکلوکتان، دی متیل سولفوکسید، گلیسرول و غیره. “در دمای زیر صفر، تمام PSLs جامد می شوند. بنابراین، در یک روز زمستانی، می توانید یک سطح را پوشش دهید که در آن شما نمی خواهید شیشه را با ماده PSLs نپوشانید و آن را بسیار طولانی تر از مایعات باقی مانده که نیاز به استفاده مکرر نیست Rukmava Chatterjee، دانشجوی دکترا در کالج مهندسی UIC توضیح داد: در حالی که محققان در مورد مواد تغییر فاز به مدت طولانی شناخته شده است، خواص ضد سرما خوردگی آن ها پیش از آن مورد بررسی قرار نگرفته است. دانیل بیسنز، مدیر تحقیق فیزیک و مکانیک آزمایشگاه رسانه های ناهمگن در دانشگاه علوم پزشكی لتروس و همكاری نویسنده در این مقاله چندین دهه پیش مشاهده كرد كه وقتی مواد مانند سيكلوكهكسن درست زير ذوب آنها سرد می شوند، آب قطرات قطره ای روی سطح می تواند به صورت غیر منتظره حرکت کند.

آناند گفت: “ما پیش از این به این حرکت غیرمترقبه نگاه کردیم و نشان دادیم که از ذوب شدن سیکلوهاکسان ناشی از گرما آزاد شده در این مواد در هنگام تراکم قطره آب حاصل شده است. در تحقیق حاضر، آناند و چارترجی چندین PSL را به -۱۵ درجه سلسیوس خنک کرده اند و همه آنها را به طور جامد خنک می کنند. در شرایط رطوبت بالا، آنها متوجه شدند که PSL های متخلخل به طور مستقیم در زیر و در مجاورت قطرات آب که روی PSL ها خنثی می شوند ذوب می شود. آناند گفت: “ما منتظر بودیم که حرکت قطره ناپیوسته پس از خنک کردن سطح تا -۱۵ درجه سانتیگراد متوقف شود. اما به تعجب ما متوجه شدیم که قطرات همچنان در حال حرکت همان حرکتی هستند حتی در دماهای پایین.” “به نظر می رسد PSL ها در دام گرفتن این گرمای آزاد بسیار حساس هستند. “این کیفیت، همراه با این واقعیت که قطرات آب چگال در این PSL های خنک کننده بسیار متحرک هستند، بدین معنی است که شکل گیری یخبندان به طور قابل توجهی به تأخیر افتاده است. بله، در یک نقطه خاص، یخ در نهایت شکل می گیرد و این اجتناب ناپذیر است، اما برخی از PSL ها ما آزمایش شده است محلول در آب، و این به خواص ضد انجماد آنها کمک می کند و در آزمایش های بیشتر، محققان دریافتند که PSLs ها دارای طیف گسترده ای از شفافیت های نوری هستند، پس از خراش خود می توانند خود را تعمیر کنند و می توانند آلاینده های مایع را پاکسازی کنند. آناند گفت: “خصوصیات منحصر به فرد PSL ها که برای اولین بار در این مقاله توصیف می کنیم، آنها را برای مواد نسل آینده بسیار مناسب برای جلوگیری از رشد یخ و یخ روی سطوح می کند.”

از آنجا که PSL ها در دماهای کم مواد جامد هستند، پیش بینی می کند که آنها نباید به عنوان عامل مایع ضد انعقاد به کار گرفته شوند، زیرا آنها بهتر می توانند قدرت خود را حفظ کنند. او گفت: “اما البته، ما باید آزمایش های بیشتری برای تعیین محدودیت های آنها انجام دهیم و اگر راه هایی وجود داشته باشد که بتوانیم توانایی های یخ و یخ زده ی خود را به حداکثر برسانیم، می توانیم بدست آوریم.”