Każdej zimy mróz powoduje niepożądane zakłócenia, od oblodzonych szyb po zamarznięte pompy ciepła. Tradycyjne metody rozmrażania wykorzystują energochłonne grzejniki lub środki chemiczne szkodliwe dla środowiska. Teraz naukowcy z Virginia Tech opracowali bardziej innowacyjne rozwiązanie: odszranianie elektrostatyczne (ESDT).
Metoda ta czerpie inspirację z mikroskopijnych ładunków elektrycznych, które są już obecne w samym lodzie. Adiunkt Jonathan Boreyko i jego zespół uważają, że można wykorzystać naturalny prąd elektryczny do usuwania lodu bez użycia ciepła lub agresywnych środków chemicznych. Ich poprzednia praca pokazała, jak przyłożenie małego napięcia może polaryzować warstwy wody w pobliżu szronu, odrywając mikroskopijne kryształki lodu.
EOT opiera się na tej koncepcji, przykładając znacznie wyższe napięcie do elektrody umieszczonej nad szronem. Pomysł jest taki, że zwiększy to polaryzację elektryczną wewnątrz szronu. Zwiększona polaryzacja powoduje silne przyciąganie pomiędzy szronem a elektrodą, powodując pękanie i „wyskakiwanie” kryształów szronu z powierzchni.
Testując swoją teorię, zespół wcześnie uzyskał zachęcające wyniki: nawet bez przykładania napięcia miedziana płytka umieszczona nad szronem usunęła około 15% lodu ze względu na naturalną zdolność szronu do słabej samopolaryzacji. Zastosowanie napięcia 120 woltów znacznie zwiększyło współczynnik usuwania do 40%, a zwiększenie napięcia do 550 woltów spowodowało zmniejszenie szronu o 50%.
Sytuacja przybrała jednak nieoczekiwany obrót, gdy badacze jeszcze bardziej zwiększyli napięcie. Zamiast ciągłej poprawy wydajności, odszranianie faktycznie spadło powyżej 1100 woltów. Zaskoczyło to zespół, ponieważ ich model teoretyczny przewidywał ciągłą poprawę wraz ze wzrostem stresu.
Winowajcą okazał się wyciek ładunku ze spolaryzowanego szronu do podłoża, na którym rósł. Testy na bardziej izolującym podłożu szklanym wykazały, że problem wycieków staje się mniej wyraźny przy wyższych napięciach. Przejście na podłoże „superhydrofobowe zatrzymujące powietrze” – materiał wysoce wodoodporny – całkowicie eliminuje problem, umożliwiając uzyskanie oczekiwanych rezultatów.
Przy napięciu 5500 woltów, najwyższym napięciu testowanym na nowym podłożu, usunięto zdumiewające 75% szronu, odsłaniając nawet logo Virginia Tech ukryte pod powłoką lodową!
Chociaż EOT jest wciąż na wczesnym etapie rozwoju, reprezentuje znaczny potencjał jako przyszła alternatywa dla tradycyjnych metod rozmrażania. Może być znacznie bardziej ekonomiczny, przyjazny dla środowiska i energooszczędny. Kolejne kroki zespołu Boreyki obejmują testowanie na różnych powierzchniach i dalsze zwiększanie szybkości usuwania szronu, aż do całkowitego usunięcia lodu.
