Engenheiros da Northwestern University, nos Estados Unidos, desenvolveram uma nova estratégia para evitar a formação de gelo antes de começar.
Na nova investigação, os cientistas descobriram que ajustar a textura de qualquer superfície e adicionar uma fina camada de óxido de grafeno previne 100% de formação de geada nas superfícies durante uma semana ou mais.
O resultado é, segundo o SciTechDaily, 1000 vezes mais duradouro do que as atuais superfícies anticongelantes de última geração.
“A acumulação indesejada de geada é uma grande preocupação nos setores industrial, residencial e governamental”, salientou o especialista Kyoo-Chul Kenneth Park. “É fundamental desenvolver técnicas anticongelantes eficazes por longos períodos de tempo em condições ambientais extremas. Também é necessário desenvolver métodos anticongelantes que sejam fáceis de fabricar e implementar.”
Os investigadores criaram uma técnica anticongelante híbrida capaz de evitar a formação de geada por semanas. Além de duradoura, é escalável e facilmente fabricável através de impressão 3D.
Há quatro anos, Park e a sua equipa descobriram que adicionar texturas em escala milimétrica a uma superfície reduzia a formação de gelo em até 80%. Publicada na Proceedings of the National Academy of Sciences, a investigação foi inspirada pela geometria ondulada das folhas.
“Há mais formação de geada nas regiões convexas de uma folha”, explicou. “Nas regiões côncavas (as nervuras), vemos muito menos geada. Não havia explicação para a formação destes padrões, até descobrirmos que é a geometria — e não o material — que controla isso.”
Depois de várias simulações computacionais, os investigadores descobriram que a condensação aumenta nos picos e é inferior nos vales de superfícies onduladas. A pequena quantidade de água condensada nos vales evapora, resultando numa área livre de geada.
Enquanto que no estudo anterior a equipa desenvolveu uma superfície com picos e vales em escala milimétrica com pequenos ângulos entre eles, neste novo estudo os cientistas adicionaram óxido de grafeno em vales planos, o que reduziu a formação de gelo em 100%.
A nova superfície compreende pequenas saliências, com uma distância de pico a pico de 5 milímetros, e uma fina camada de óxido de grafeno que reveste os vales entre eles.
“O óxido de grafeno atrai vapor de água e confina as moléculas de água dentro da sua estrutura”, explicou Park. “A camada de óxido de grafeno age como um recipiente para evitar que o vapor de água congele. Quando combinamos o óxido de grafeno com a superfície de macrotextura, verificamos que resiste à geada durante longos períodos em alta supersaturação.”
Enquanto que as superfícies super-hidrofóbicas (repelentes de água) e com infusão de lubrificante apresentaram taxas de resistências à formação de congelamento de 5 a 36% durante 5 horas, esta nova superfície resistiu a 100% da formação de congelamento durante 160 horas.
O artigo científico foi publicado na Science Advances.
