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叶启发表面防止结霜

新设计可以节约用于除霜飞机,家电和更多的能量

在薄荷叶的凸起区,但不是他们的凹纹霜的形式。信用:斯蒂芬药草在薄荷叶的凸起区,但不是他们的凹纹霜的形式。信用:斯蒂芬药草

研究人员发现,以显着减少任何表面上结霜一个西北工程新途径。能否找到有助于减少需要去结霜,并可减少可能取消航班的能源量,这可以通过甚至霜冻丝毫层接地。

通过调整材料的表面上的任何的质感,团队能够通过向上结霜实验减少到60%。毫米级表面结构包含了优化,系列锯齿状的山峰和低谷,这在本质上的研究人员观察到的。利用这种结构,该球队理论上还表明,结霜可以通过最多降低至80%。

Ken Park西北说的“这个概念从看着叶子,来到” 圭哲(县)公园在工程的麦考密克学校,领导这项研究的机械工程助理教授。 “有在叶的凸区更结霜。在凹陷区域(静脉),我们看到的要少得多霜冻。我们发现它的形状 - 而不是设备 - 控制此”。

这项研究是 发表 3月10日在 科学的美国国家科学院院刊

生活在寒冷气候条件下的人都太熟悉了霜冻。当湿空气它形成蒸汽冷凝或相接触与表面即冰点以下的温度。

每到冬季,人们刮它他们的汽车,也不用担心它杀害他们的工厂。但是霜大于滋扰。在飞机机翼霜可以创建拖动,使危险的,甚至是不可能的飞行。并且,当累积内冷冻机和冰箱,霜冻大大减少您在家电能效。 

但不上的一切霜冻形成。为对象,如树叶,荡漾着有几何,上峰,但很少在山谷间形成霜。

“让人们注意到ESTA几千年来,”帕克说。 “值得注意的是,有对这些模式如何形成的任何解释。”

Frost forming on a 3D-printed maple leaf, designed in Professor Ken Park's laboratory.通过试点工作,并计算模拟,公园和他的同事发现,凝结在高峰和波浪形表面的抑制山谷增强。冷凝水的少量在山谷中蒸发。然后,在无霜面积所致。当用于停放即使表面材料吸引水,水从山谷仍然在冰点以下时蒸发。

这家公园的信息来寻找最优的表面纹理,以防止结霜。获胜表面含有峰和谷高大毫米小(40-60度)角之间。

,虽然结霜的细线上的表面形貌的峰仍然形成,它可以被解冻以相当少的能量。此外,它绕过了使用的液体具有降低结霜点或表面涂层,这很容易被划伤的需要。

“启动除霜过程中的非磨砂区域,”帕克说。 “因此,这将减少材料和能源用于解决结霜问题。我们所有需要做的是别人提供的准则来设计这些锯齿形表面。“

这项名为“在大纹理表面无霜区”,是由西北水研究中心的种子基金,沃尔特合作计划的支持。