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

Ледяной щит Гренландии разваливается: что это значит для планеты
Ледяной щит Гренландии разваливается: что это значит для планеты

Гренландский ледяной щит, второй по велич...

К 2100 году уровень моря может подняться более чем на 1,9 метра
К 2100 году уровень моря может подняться более чем на 1,9 метра

По мере усиления глобального климатического кр...

Великобритания запускает схему возврата депозитов за пластиковую тару
Великобритания запускает схему возврата депозитов за пластиковую тару

Правительство Великобритании пообещало покончи...

В СПбГУ создали эффективный метод очистки биодизеля от глицерина
В СПбГУ создали эффективный метод очистки биодизеля от глицерина

Ученые из Санкт-Петербургского университе...

Для спасения среды от пластика предложили принцип «пятерной спирали»
Для спасения среды от пластика предложили принцип «пятерной спирали»

Загрязнение микропластиком разнообразно по&nbs...

Weed Science: Внедрение мельниц поможет эффективнее бороться с сорняками
Weed Science: Внедрение мельниц поможет эффективнее бороться с сорняками

Недавние исследования показывают перспективнос...

В Корее предложили новый метод исследования нейротоксичности из-за ПФОС
В Корее предложили новый метод исследования нейротоксичности из-за ПФОС

Термин омика означает изучение всей совокупнос...

В СПбГУ создали фотокатализатор для очистки воды от органики
В СПбГУ создали фотокатализатор для очистки воды от органики

Ученые из Санкт-Петербурга создали новое ...

Nature Climate Change: Арктические торосы под угрозой исчезновения
Nature Climate Change: Арктические торосы под угрозой исчезновения

В Арктике старые многолетние льды все бол...

Электронные отходы: новая золотая жила или экологическая бомба?
Электронные отходы: новая золотая жила или экологическая бомба?

Постоянно растущие объемы электронных отходов ...

6 инноваций, меняющих подход к изучению океанов
6 инноваций, меняющих подход к изучению океанов

Волна инновационных океанографических технолог...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Воздух, который делает нас глупее: что наука знает о влиянии загрязнения на мозг
Воздух, который делает нас глупее: что наука знает о влиянии загрязнения на мозг
Нейросети будущего: поляритоны в СПбГУ бьют рекорды точности
Нейросети будущего: поляритоны в СПбГУ бьют рекорды точности
Океан Энцелада: жизнь может быть ближе, чем мы думаем, но скрыта от нас
Океан Энцелада: жизнь может быть ближе, чем мы думаем, но скрыта от нас
Жизнь в капле: ученые раскрыли секрет древних протоклеток
Жизнь в капле: ученые раскрыли секрет древних протоклеток
Эволюция в действии: почему одни мушки побеждают вирусы, а другие нет
Эволюция в действии: почему одни мушки побеждают вирусы, а другие нет
Гены в режиме ожидания: как клетки решают, кем стать
Гены в режиме ожидания: как клетки решают, кем стать
Микробы в космосе: как L-серин поможет найти жизнь на Марсе
Микробы в космосе: как L-серин поможет найти жизнь на Марсе
Новый ключ к лечению аритмии: сделано открытие, которое изменит кардиологию
Новый ключ к лечению аритмии: сделано открытие, которое изменит кардиологию
Световая атака: как зеленый свет помогает бороться с коронавирусом и энцефалитом
Световая атака: как зеленый свет помогает бороться с коронавирусом и энцефалитом
ИИ, которому можно доверять: ACHILLES объединяет технологии, этику и экологию
ИИ, которому можно доверять: ACHILLES объединяет технологии, этику и экологию
Молодые умы и большие деньги: Татарстан выделяет 250 млн рублей на инновации
Молодые умы и большие деньги: Татарстан выделяет 250 млн рублей на инновации
23 мышцы, которые меняют все: создана новая модель для лечения боли
23 мышцы, которые меняют все: создана новая модель для лечения боли
700 000 участниц, 11 миллионов фунтов и шанс победить рак
700 000 участниц, 11 миллионов фунтов и шанс победить рак
Блины с пользой: ученые превратили вредный завтрак в суперфуд
Блины с пользой: ученые превратили вредный завтрак в суперфуд
Квантовый щит: физика меняет правила игры в цифровой безопасности
Квантовый щит: физика меняет правила игры в цифровой безопасности

Новости компаний, релизы

На Фестивале «Москва — Точка старта» победили проекты из МИФИ
ХимБиоПлюс — шанс для школьников всей России
Правительство Республики Казахстан пригласило МИФИ войти в совет по стратегическому партнерству в науке и образовании
МФТИ подготовил более 140 специалистов в области синхротронных и нейтронных исследований
В Москве открыт памятник «отцу» советского ядерного оружия