تولید نانوسیم های خورشیدی که می توانند 100 درصد سطوح را یخ زدایی کنند

محققان مجموعه‌هایی از نانوسیم‌های مسی را طراحی کرده‌اند که می‌توانند بدون نیاز به منبع انرژی مصنوعی، سطوح را گرم کنند.

تجمع یخ می‌تواند برای جاده‌ها، هواپیماها، توربین‌های بادی، خطوط برق و بسیاری موارد دیگر مشکل ایجاد کند. اکنون دانشمندان دانشگاه صنعتی دالیان چین ساختار جدیدی تولید کرده‌اند که از نانوسیم‌های مسی ساخته شده است که می‌تواند به‌طور غیرفعال سطوح را با اثرگذاری نزدیک به ۱۰۰ درصد یخ‌زدایی کند.

سیستم‌های یخ‌زدایی زیادی در طول سال‌ها تولید شده و مورد آزمایش قرار گرفته‌اند. برخی از آن‌ها به پوشش‌های شیمیایی نیاز دارند،‌ برخی دیگر شامل ساختارهای نانومقیاس هستند و اجازه نمی‌دهند آب و یخ به هم بچسبند. بعضی از آن‌ها از الکتریسیته برای گرم‌کردن سطوح تزریق‌شده با گرافن یا نانولوله‌های کربنی استفاده می‌کنند و برخی دیگر از پوشش‌هایی مغناطیسی ساخته شده‌اند که یخ را به‌طور مستقیم می‌لغزانند.

نانوسیم‌های خورشیدی برای یخ‌زدایی

در مطالعه جدید، تیم دالیان مجموعه‌هایی از نانوسیم‌های مسی را طراحی کردند که می‌توانند بدون نیاز به منبع انرژی مصنوعی، سطوح را گرم کنند. آن‌ها انرژی خود را از خورشید دریافت می‌کنند و به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که می‌توانند گرما را جذب و به‌آرامی در کل سطح توزیع کنند. 

این تیم از طریق یک سری آزمایش‌ها، کارآمدترین طرح‌ را ارائه دادند: نانوسیم‌های عمودی با فاصله ۲ یا ۳ میکرومتری بین‌شان. این طراحی با وجود فاصله‌‌ها، به آن‌ها اجازه می‌دهد تا بیش از ۹۵ درصد از نور خورشید را که به آن‌ها برخورد می‌کند، به خود جذب کنند. از طرفی رسانایی حرارتی بالای مس باعث می‌شود نانوسیم‌ها بتوانند به‌طور موثر حرارت و انرژی جذب‌شده را در سطح پخش کنند. نتیجه نهایی یک سطح فوق آبگریز با اثر یخ‌زدایی است که تأثیر آن حدود ۱۰۰ درصد گزارش شده.

تیم دالیان عقیده دارد که این تکنیک به نظر امیدوارکننده می‌رسد،‌ درعین‌حال اذعان می‌کند که ممکن است مشکلاتی در تولید انبوه وجود داشته باشد که ابتدا باید بر آن‌ها غلبه کرد. 

Xuehu Ma، نویسنده مسئول این تحقیق، می‌گوید که طراحی مجموعه‌های نانوسیم آسان‌ساخت با کنترل‌پذیری بالا و تنوع در شکل، برای یخ‌زدایی‌های گسترده‌ بدون نیاز به انرژی‌های سنتی، امیدوارکننده است. بااین‌حال، دوام، مقیاس‌پذیری و پایداری شیمیایی مجموعه‌های نانوسیم در کاربردهای عملی شاید کمی پیچیده‌ باشد. 

محققان در بهبود فرآیند تولید،‌ مقیاس مواد و دوام سطح،‌ باید روش‌های کلی‌تری برای پردازش مواد میکرو/نانو در نظر بگیرند. بااین‌وجود، این طراحی راهنمایی برای تحقیقات آینده، به‌ویژه برای مناطق سردسیری است که با کمبود برق مواجه هستند.