金奈米棒薄膜能輕鬆清除路面上的積冰只需簡單照射陽光
防止或清除表面積冰是公共服務部門冬季的主要工作,美國南部地區目前正經歷這樣的問題。韓國科學技術院(KAIST)的科學家現在開發了一種由金奈米棒製成的新型薄膜塗層,只需利用陽光就能被動地融化冰層。
在冬季寒冷的地區,冰會堆積在物體表面,造成各種損壞。如何讓汽車、飛機、道路、跑道、窗戶、太陽能板、電線和其他基礎設施不結冰是工程研究的重要領域。但鹽分對環境有害,嵌入電極加熱表面需要能量。
在實際應用中,能被動除冰的表面可能更有效、更簡單。KAIST 團隊的新塗層就能做到這一點,它能捕捉陽光加熱自身以除冰。
研究小組說,這種薄膜由纖維素奈米晶體(CNCs)作為基底,可以輕鬆地從天然資源中提取。不過,活性成分是金奈米棒,它們是吸收陽光加熱的部分。透過專門的製造技術,研究人員製造出了金奈米棒排列成環狀的薄膜,從而提高了除冰能力。
圖自介紹新型除冰材料的論文KAIST
研究團隊在實驗室中對這種材料進行了測試,在薄膜的底部放置了一塊溫度控制板,在薄膜的頂部放置了一層防水層,並在防冰(防止結霜)和除冰(清除在已經結成的冰)的情況下使用了這種材料。在這兩種情況下,經過短短10 分鐘的光照後,表面就基本上不結冰了。
它究竟能在多大程度上為厚厚的霜層除冰,這仍是一個未決問題–似乎至少有一部分金奈米棒表面需要暴露在陽光下才能升溫。使用的是貴金屬金,而其他類似系統使用銅,也引發了成本和可擴展性的問題。團隊表示,儘管如此,仍有更多的優化工作要做,而製造技術似乎是主要的不同點。
這項研究的通訊作者hyoungsoo Kim 教授說:「這項技術可以應用於塑膠以及柔性表面。把它用在外部材料和薄膜上,可以產生自身的熱能,透過自願熱能收集,可以大大節約能源,應用範圍包括汽車、飛機、住宅或商業空間的窗戶等,這些地方在冬天結霜成為一個嚴重的問題。”
這項研究發表在《自然-通訊》雜誌。