过去，电线和电塔结冰曾导致加拿大和美国部分地区发生大范围、长时间停电。
科学家表示，迄今为止，应对这一问题的方法耗时且成本高昂，和/或需要消耗大量能源和化学品。
研究人员在探究自然界材料时发现，巴布亚企鹅翅膀的微观结构使其能够甩掉水和冰。
这促使团队制造出一种激光加工的编织金属丝网，或可为风力涡轮机、电塔、电线以及无人机上的结冰问题提供免维护解决方案。
研究人员认为，他们找到了应对结冰问题的新方法。
他们的灵感来自巴布亚企鹅的翅膀。这些企鹅在南极地区冰冷的海水中游泳，即使外表温度远低于冰点，羽毛仍不会结冰。
1998年大冰暴期间，电线和电塔结冰使美国北部和加拿大南部陷入瘫痪，许多人连续数天甚至数周困于寒冷与黑暗之中。应对结冰通常依靠耗时、成本高昂和/或消耗大量能源的方法，还要使用各种化学品。
“我们最初研究了荷叶的特性。荷叶非常善于排水，但事实证明，它在除冰方面效果较差，”麦吉尔大学化学工程副教授、生物仿生表面工程实验室主任安妮·基茨格说。
“直到我们开始研究企鹅羽毛的特性，才发现自然界中有一种材料既能排水，也能除冰。”
“我们发现，羽毛本身的层级结构赋予其排水性能，而羽毛表面的倒刺则降低了冰的附着力，”曾与基茨格合作、近期获得博士学位的迈克尔·伍德解释道。他也是发表于《ACS应用材料与界面》论文的合著者。“我们通过激光加工的编织金属丝网复现了这些综合效果。”
“这可能听起来有些违反直觉，但除冰的关键在于网格中的孔隙，它们会在冰点以下的条件下吸入水分，”基茨格说。“这些孔隙中的水最后才会结冰，膨胀时会产生裂纹，就像冰箱里的冰格中发生的那样。我们只需施加很小的力就能从网面上除冰，因为每个孔隙中的裂纹都能轻易沿着编织金属丝表面蜿蜒扩展。”
研究人员对覆盖钢丝网的表面进行了风洞测试，发现与未覆盖的抛光不锈钢板相比，这种处理方法抵御结冰的效果提高了95%。由于不涉及化学处理，这种新方法或可为以下设备提供免维护的结冰问题解决方案：风力涡轮机、电塔、电线以及无人机。
“考虑到民用航空现行的多项法规以及相关风险，飞机机翼不太可能仅仅包上一层金属网，”基茨格补充道。
“不过，飞机机翼表面未来或许可以采用我们正在研究的这种纹理；届时，传统除冰技术可以协同作用于带有企鹅翅膀启发纹理的机翼表面，从而实现除冰。”
来源：麦吉尔大学
