Bilim İnsanları Çevre Açısından Güvenli, Buzlanmaya Dayanıklı Kaplamalar Geliştiriyor
Havaalanları özellikle kış aylarında yoğundur. Yolcular uçağa binmek için beklerken, uçakların soğuk kışla savaşmalarına yardımcı olan binlerce galon buz çözücü sıvıyla yıkanması gerektiğinde, gecikmeler de uzar. Ancak uçak kalkar kalkmaz sıvının çoğu uçağın yüzeyinden akıp gider ve tatlı su kaynaklarını ve gölleri kirletebilir.
UIC makine mühendisliği yardımcı doçenti Sushant Anand ve UIC Doktora öğrencisi Rukmava Chatterjee, bu tür zorlu endüstriler ve tüketiciler için buza karşı bağışıklığı olan daha verimli bir ürün yapmak amacıyla, geleneksel buz çözücülere karşı daha uzun ömürlü bir alternatif geliştirdiler. Araştırmacılar bunun diğer sektörlere de fayda sağlayabileceğini söylüyorlar.
Anand, “Kriyoprotektanların ömrünü sorguladık ve etkinliklerini artırmanın yeni yollarını aradık” dedi. “Glikoller suda çok hızlı çözülür ve uçak kalkmadan önce yıkanıp gider ve bu, yüz milyonlarca dolara mal olan ciddi bir sorundur ki, çoğu da kelimenin tam anlamıyla boşa gider. Neden bu tür kimyasalları kendimiz geliştirmeyelim ve daha uzun süre dayanabilen ve daha biyolojik olarak dost olabilecek alternatifler üretmeyelim diye düşündük. Ve sonunda yaptığımız şey de bu oldu.
Araştırmacılar, amaçlarına ulaşmak için, polimerik çözeltiler, emülsiyonlar, kremler ve jeller olarak sınıflandırılabilen 80’den fazla donma önleyici kaplamadan oluşan geniş bir
aile geliştirdiler. Formülasyonlar, ön koşullandırma veya pahalı yüzey işlemleri olmaksızın alüminyum, çelik, bakır, cam, plastik veya herhangi bir endüstriyel yüzeye kolayca uygulanabilir.
Chatterjee, “Kaplamalarımız, uzun saatler boyunca don oluşumunu geciktirebilen ve aynı anda yüzeyde oluşan herhangi bir buzun, hafif bir esinti veya basit alt tabaka eğilmesi ile kolayca dökülmesine izin veren, hepsi bir arada bir pakettir.” dedi. Araştırmacıların bu çalışmaları, “Donmaya karşı dayanıklı ve buz tutmaz kaplamaların bir ailesi” başlıklı Advanced Materials makalesinde rapor edilmiştir.
Kaplamalar, doğal malzeme yapısı ve kimyasından bağımsız olarak, buzdan bakterilere kadar değişen fonksiyonel yüzeylerde katı kirletici yapışmasını uyarlayabilen, faz değiştiren malzeme bazlı formülasyonlar ve çok işlevli kaplamaların bir ailesidir. Bu, kimyasalların malzeme sisteminden nasıl sızdığını düzenleyerek ve hem kaygan hem de donmayan bir yağlayıcı yüzey tabakası oluşturarak gerçekleştirildi. Donma önleyici jeller ayrıca şeffaftır ve bu da trafik sinyalleri, iniş sırasında pilotlara yardımcı olan pist ışıkları, otomotiv ön camları veya bina pencereleri gibi uygulamalar için kritik önem taşır.
Chatterjee, “Akıllı saatinizi negatife düşen soğuklarda buz oluşumunu engelleyebilen ve aynı zamanda herhangi bir bakteri kontaminasyonunu önleyebilen jelimizle kapladığınızı düşünün” dedi ve Anand ekledi, “Buzlanma önleyici spreylerimiz biyo-dostu ve anti-bakteriyel olduğundan, ekinlerin şiddetli don nedeniyle zarar görmesini önlemek
için, bunların tarımda kullanılma potansiyeli olduğunu bile düşünüyoruz” dedi. “Ama bu, şimdilik sadece bir hayal, bitkiler üzerinde uzun vadeli herhangi bir olumsuz etki olup olmayacağını görmek için daha fazla çalışma yapmamız gerekiyor.”
UIC’nin Teknoloji Yönetimi Ofisi tarafından “Yüzeylerde Buz Oluşumunun Engellenmesine Yönelik Bileşimler ve Yöntemler” başlıklı dünya çapında bir patent başvurusu yapılmıştır. Anand, “Bu malzemelerde pek çok uygulama için büyük bir potansiyel var ve bence malzemelerimizin ticari versiyonlarının çıkacağı gün daha da yaklaştı” dedi. Anand Araştırma Grubu üyeleri Hassan Bararnia ve Umesh Chaudhuri, deneylerde Chatterjee ile işbirliği yaptı.
Kaynak
https://phys.org/news/2022-04-scientists-environmentally-safe-frost-resistant coatings.html
More information: Rukmava Chatterjee et al, A family of frost‐resistant and icephobic coatings, Advanced Materials (2022). DOI: 10.1002/adma.202109930
Journal information: Advanced Materials Provided by University of Illinois at Chicago
