Ученые выяснили, как получить менее липкий лед

Готовясь к зиме многие американцы столкнутся с одним из самых суровых врагов — льдом. Скопление льда на поверхностях приносит много бед — от задержки рейсов до скользких дорог.

Но не все льды одинаковы. В новом исследовании Чикагского университета Иллинойса ученые изучили липкость льда, содержащего такие повседневные загрязнители, как соль, мыло и спирт. В большинстве лабораторных исследований обычно тестируется лед, сделанный из чистой воды, но в природе лед редко бывает чистым.

Будь то грязные тротуары или корпус арктических морских судов, там всегда есть примеси, — говорит старший автор исследования Сушант Ананд, доцент кафедры механической и промышленной инженерии UIC.

Естественный вопрос, который приходит на ум: как влияют эти соединения на то, насколько прочно лед прилипает к поверхностям?

В лаборатории Ананда подготовили лед с различной концентрацией загрязняющих веществ и проверили, насколько прочно они прилипают к различным промышленным материалам. Удивительно, но они обнаружили, что при определенных условиях нечистый лед был гораздо менее липким, чем лед, приготовленный из чистой воды.

Причиной такой скользкости стал способ замерзания воды, содержащей примеси, и уникальная структура в месте соприкосновения льда с твердым материалом, называемая квазижидким слоем.

Область льда вблизи твердого тела обладает свойствами, подобными жидкости, и ее толщина может влиять на то, насколько плотно прилипает лед, — говорит Ананд.

Но эту область очень сложно проанализировать с помощью экспериментов.

Поэтому он объединился с коллегой из Калифорнийского университета Субраманианом Санкаранаянаном и его группой из Калифорнийского университета и Аргоннской национальной лаборатории, чтобы изучить этот слой и то, как он изменяется при различных уровнях содержания примесей, используя моделирование молекулярной динамики. Они обнаружили, что при замерзании нечистой воды из нее выделяются загрязняющие вещества, которые стекают по каналам и границам ледяных зерен к основанию льда, где образуют жидкий слой, придающий льду дополнительную скользкость.

Эти открытия могут привести к разработке методов зимовки нового поколения, которые будут медленно высвобождать загрязняющие вещества, способствуя более легкому осыпанию льда, — говорит аспирант Рукмава Чаттерджи, первый автор статьи.

Удивительные результаты испытаний подняли еще один вопрос: если небольшая концентрация соли снижает вероятность прилипания льда к поверхностям, то почему суда в арктическом климате, плавающие в соленой воде, все равно сталкиваются с проблемой образования льда?

Эксперименты показали, что скорость замерзания воды может влиять на то, как примеси мигрируют в области, где лед соприкасается с твердым телом. Медленное замораживание приводит к выделению загрязняющих веществ в концентрированные карманы или даже к их полному вытеснению, в результате чего образуется более чистый и прочный лед. Более быстрое замораживание сохраняет загрязняющие вещества внутри льда и их скопление на границе раздела лед-твердое тело, что приводит к ослаблению адгезии.

Наше исследование представляет собой лишь вершину айсберга, открывая новые направления изучения сцепления нечистого льда с широкими последствиями для различных дисциплин, — сказал Ананд.

28.11.2023


Подписаться в Telegram



Экология

Лаборатория Sandia нашла новые подсказки о потеплении в Арктике
Лаборатория Sandia нашла новые подсказки о потеплении в Арктике

Арктика, ледяная корона Земли, переживает клим...

EHP: Изменение климата может повлиять на вес детей при рождении
EHP: Изменение климата может повлиять на вес детей при рождении

Изменение климата может представлять большую о...

Natural Hazards: Смешанные леса защищают от цунами лучше монокультурных
Natural Hazards: Смешанные леса защищают от цунами лучше монокультурных

Прибрежные леса в Японии преимущественно ...

PTRSB: Эволюция может помешать людям решить проблему изменения климата
PTRSB: Эволюция может помешать людям решить проблему изменения климата

Центральные особенности эволюции человека могу...

Ртуть в тропиках — скрытая опасность
Ртуть в тропиках — скрытая опасность

Неоново-зеленые капюшоны, бирюзовые брюшки, на...

Открыт 3D-материал, способный расщеплять стойкий загрязнитель водоемов
Открыт 3D-материал, способный расщеплять стойкий загрязнитель водоемов

Бразильские исследователи протестировали фоток...

Physics of Fluids: Снежинки помогут ученым составлять прогноз погоды
Physics of Fluids: Снежинки помогут ученым составлять прогноз погоды

В ходе исследования, которое может улучшить пр...

Ученые выяснили, как получить менее липкий лед
Ученые выяснили, как получить менее липкий лед

Готовясь к зиме многие американцы столкну...

Механические устройства для очистки водоемов от пластика ненадежны
Механические устройства для очистки водоемов от пластика ненадежны

Международная группа ученых предостерегла от&n...

Science: Открытие белков-диригентов позволит вывести неприхотливые культуры
Science: Открытие белков-диригентов позволит вывести неприхотливые культуры

Исследователи обнаружили белок, который уплотн...

«Тунберг это не понравится, но счастливые свинки важнее климата»
«Тунберг это не понравится, но счастливые свинки важнее климата»

Производство свинины вызывает обеспокоенность ...

В организмах и жилищах людей найдены пагубные химикаты
В организмах и жилищах людей найдены пагубные химикаты

Пер- и полифторалкильные вещества, PFAS, ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Как выглядит работающий рекламный баннер
Как выглядит работающий рекламный баннер
Исследование: теряя товарищей по стае, овсянки отказываются зимовать на прежнем месте
Исследование: теряя товарищей по стае, овсянки отказываются зимовать на прежнем месте

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса