Konec nebezpečné námraze na lopatkách větrných turbín? Nový materiál využívá k odmrazení energii Slunce

Námraza, jež se tvoří na lopatkách větrných turbín, křídlech letadel, elektrických vedeních a jiných površích, má často negativní vliv na funkci těchto zařízení. Pokud námraza není odstraněna, může tyto objekty i vážně poškodit, a v některých případech tak i ohrozit zdraví lidí. Vědci z amerického MIT však nyní přišli s novým materiálem, který může námrazu odstranit s využitím energie slunečního záření.

Nový systém vyvinutý vědci je tvořen třívrstvým materiálem, který může být nanesen na různé povrchy, a to i například jednoduchým nasprejováním. Speciální materiál zachycuje a akumuluje energii z dopadajícího slunečního záření, kterou přeměňuje v teplo nutné k odmrazení povrchu. Tato speciální vrstva teplo rovněž rozvádí, a tudíž dochází k odmrazení námrazy i v místech, na která Slunce přímo nesvítí.

„Námraza je významným problémem pro letadla, větrné turbíny, elektrická vedení, ropné plošiny a další místa. Konvenční způsoby v boji proti námraze jsou odmrazovací spreje nebo vyhřívání, které však mají taky nedostatky,“ říká Kripa Varanasi, spoluautor studie.

Běžné nemrznoucí směsi, jako například Fridex, které se používají pro odmrazení letadel či pro jiné aplikace, jsou na bázi ethylenglykolu. Tato látka je nicméně vysoce toxická. Další možností, jak bojovat s námrazou, je vytápění, které však může být velmi nákladné. Proti tvorbě námrazy mohou rovněž pomocí vysoce hydrofobní materiály, tedy materiály odpuzující vodu. Krystalky ledu při silné námraze nicméně mohou „ucpat“ mikroskopickou texturu povrchu, která těmto materiálům dává schopnost odpuzovat vodu.

Vědci na MIT se však vydali jinou cestou, kdy pro účely odstranění námrazy zkoumali možnosti využití slunečního záření. Vědci se chtěli přesvědčit, zda-li je možné tuto energii zachytit a následně ji v tomto pasivním systému využít. Tento systém sice nemusí vytvořit dostatek tepla, aby námraza odtála celá, pro její odstranění však stačí, aby odtála tenká vrstva ledu mezi povrchem ošetřeného materiálu a zbylou vrstvou námrazy – povrch ošetřeného objektu je poté kluzký a zbytek námrazy z něj odpadne.

Úspěch se skrývá v kombinaci tří vrstev

Funkci pasivnímu systému zaručuje kombinace tří různých vrstev. Svrchní vrstvu tvoří absorbér, který podle vědců dokáže zachytit až 95 % dopadajícího slunečního záření, kdy pouze 3 % energie materiál ztratí zpětným vyzářením. K odmrazení ošetřeného povrchu by v podstatě stačila i tato pouhá jedna vrstva, avšak takový systém by měl dva hlavní nedostatky – docházelo by pouze k odmrazení povrchů, na které dopadá sluneční záření a velká část tepla by byla vstřebána ošetřeným objektem, ať už křídlem letadla či elektrickým vedením.

K rozvodu tepla i na části povrchu, které nejsou přímo osvětleny, vědci využili vrstvu hliníku o tloušťce pouhých 400 mikrometrů, tedy několikanásobku tloušťky lidského vlasu. I takto tenká vrstva zaručí velmi dobrý rozvod tepla po celém povrchu předmětu.

Poslední, spodní vrstvu tvoří pěnová izolace, která brání tomu, aby se teplo získávané ze slunečního záření vstřebávalo do ošetřeného objektu, a zůstalo tak při povrchu. Vyšší teplota na povrchu ošetřeného předmětu rovněž brání dalšímu vzniku námrazy.

Všechny tři vrstvy jsou dle vědců tvořeny běžně dostupnými materiály, které jsou spojeny a mohou být aplikovány na povrch ošetřeného objektu. Kromě toho mohou být rovněž vrstvu po vrstvě nasprejovány.