Setiap musim dingin, embun beku membawa gangguan yang tidak diinginkan – mulai dari kaca depan yang sedingin es hingga pompa panas yang membeku. Metode pencairan es tradisional bergantung pada pemanasan intensif energi atau bahan kimia yang merusak lingkungan. Kini, para peneliti di Virginia Tech mengusulkan solusi yang lebih inovatif: pencairan es elektrostatis (EDF).
Metode ini mengambil inspirasi dari muatan listrik kecil yang ada di dalam es itu sendiri. Associate Professor Jonathan Boreyko dan timnya yakin mereka dapat memanfaatkan arus listrik alami untuk menghilangkan es tanpa menggunakan panas atau bahan kimia keras. Penelitian mereka sebelumnya menunjukkan bagaimana penggunaan tegangan kecil dapat mempolarisasi lapisan air di dekat embun beku, sehingga melepaskan kristal es mikroskopis.
EDF dibangun berdasarkan konsep ini dengan menerapkan tegangan yang lebih kuat ke elektroda yang ditempatkan di atas titik beku. Idenya adalah bahwa hal ini akan semakin mengintensifkan polarisasi listrik di dalam cuaca beku. Peningkatan polarisasi ini menciptakan daya tarik yang kuat antara es dan elektroda, menyebabkan kristal es pecah dan “melompat” dari permukaan.
Menguji teori mereka, tim melihat hasil awal yang menggembirakan: bahkan tanpa tegangan apa pun, pelat tembaga yang ditempatkan di atas embun beku menghilangkan sekitar 15% dari embun beku karena kemampuan alami embun beku untuk melakukan polarisasi diri yang lemah. Menerapkan tegangan 120 volt secara signifikan meningkatkan tingkat penghilangan ini hingga 40%, dan menaikkan voltase lebih lanjut hingga 550 volt menghasilkan pengurangan embun beku sebesar 50%.
Namun, keadaan berubah secara tidak terduga ketika para peneliti meningkatkan voltase lebih tinggi lagi. Alih-alih terus meningkatkan kinerja, penghilangan embun beku justru menurun pada tegangan di atas 1.100 volt. Hal ini membingungkan tim karena model teoretis mereka memperkirakan perbaikan berkelanjutan dengan tegangan lebih tinggi.
Pelakunya ternyata adalah kebocoran muatan dari es terpolarisasi ke permukaan di mana ia tumbuh. Pengujian pada substrat kaca yang lebih berinsulasi mengungkapkan bahwa masalah kebocoran ini menjadi berkurang pada tegangan tinggi. Beralih ke substrat “superhidrofobik yang memerangkap udara” – bahan yang sangat menolak air – menyelesaikan masalah sepenuhnya, sehingga memungkinkan mereka mencapai hasil yang diharapkan.
Pada tegangan 5.500 volt, tegangan tertinggi yang diuji pada substrat baru ini, 75% embun beku telah dihilangkan, bahkan logo Virginia Tech yang tersembunyi terlihat tersembunyi di bawah es!
Meskipun masih dalam tahap awal, EDF mempunyai potensi besar sebagai alternatif masa depan dibandingkan metode pencairan bunga es tradisional. Teknologi ini mempunyai potensi untuk menjadi jauh lebih hemat biaya, ramah lingkungan, dan hemat energi. Langkah selanjutnya yang dilakukan tim Boreyko mencakup pengujian pada berbagai permukaan dan meningkatkan tingkat penghilangan embun beku lebih jauh lagi – yang pada akhirnya bertujuan untuk menghilangkan es sebesar 100%.
