A módszer hő vagy vegyszerek nélkül működik, így energiatakarékos és környezetbarát. A természet fizikai törvényeit használja a dér eltávolítására az autó üvegéről.
Télen komoly gondokat okoz a dér: autókon, repülőkön, hőszivattyúkon vagy más berendezéseken is megjelenik, és működési zavarokat idéz elő. A hagyományos jégmentesítés – a fűtésen alapuló módszerek és a vegyszeres kezelések – vagy túl sok energiát igényelnek, vagy drágák és környezetkárosítóak.
Jonathan Boreyko, a Virginia Tech gépészmérnöki karának docense és kutatócsoportja egy új, hatékonyabb eljáráson dolgozik: a jég saját fizikai tulajdonságait használja fel a dér eltávolítására.
A korábbi kísérletek a dérben eleve jelenlévő feszültséget használták fel, hogy vízfilm polarizálásával válasszák le a mikroszkopikus jégkristályokat.
Most ezt a módszert fejlesztették tovább: nagyfeszültséget alkalmaztak egymással szemben lévő elektródákon. Az eljárást elektrosztatikus jégmentesítés (EDF) néven ismertették meg, először a tudományos közösséggel, a Small Methods folyóiratban.
Ahogy a dérkristályok nőnek, a vízmolekulák rendezett rácsot alkotnak. Előfordul azonban, hogy egy molekula nem pontosan illeszkedik a szerkezetbe: lehet, hogy tartalmaz egy extra hidrogént (H₃O⁺), vagy éppen hiányzik belőle egy hidrogénatom (OH⁻).
Ez olyan, mintha egy kirakós darabja rossz helyre kerülne, vagy egy elem hiányozna. Az ilyen apró eltéréseket nevezik a tudósok ionos defektusoknak, amelyek pozitív vagy negatív töltéseket hordoznak a dér belsejében.
A kutatócsoport azt feltételezte, hogy ha egy pozitív feszültségű elektródalemezt helyeznek a dér fölé, akkor a negatív ionos hibák a dér teteje felé, a pozitívak pedig az alja felé mozdulnak el. A dér így erősen polarizálódik, és vonzó erőt fejt ki az elektródára.
Ha az erő elég nagy, a dérkristályok leválhatnak, sőt akár az elektródára is „ugorhatnak”.
Feszültség nélkül a fölé helyezett rézlemez a dér 15 százalékát távolította el, mivel a dér külső elektromos tér nélkül is gyengén polarizálódik. A feszültség alkalmazása viszont jelentősen fokozta a hatást: 120 voltnál 40, 550 voltnál pedig már 50 százalék tűnt el az adott dérmennyiségből.
„Úgy gondoltuk, jó úton járunk – mondta Boreyko. Ha tovább növeljük a feszültséget, még több dér fog eltűnni, igaz? Meglepő módon ennek pont az ellenkezője történt.”
Amikor a kutatók 1100 voltra növelték a feszültséget, a dér 30 százaléka tűnt el, 5500 voltnál pedig már csupán 20 százaléka. Az eredmények ellentmondtak az elméleti modellnek, amely szerint a hatékonyságnak növekednie kellett volna a feszültség emelésével.
A csapat rájött: ha a dér nem réz-, hanem üvegfelületen alakul ki, a magas feszültségek kismértékben rontja az eredményt. Ez arra utal, hogy a polarizált dérből töltés szivárog az alatta lévő felületbe – főleg magas feszültségnél. A töltésszivárgást viszont jobb szigetelőanyagokkal csökkenteni lehet.
Amikor a kutatók levegőt csapdába ejtő, szuperhidrofób felületet használtak, a legnagyobb feszültségnél ismét az elméletnek megfelelő eredményt kapták: a dérnek akár a 75 százaléka is eltűnt.
A kutatás folytatódik, hiszen a cél a dér teljes, százszázalékos eltávolítása. A kutatók különböző felületeken is tesztelik a módszert, hogy ipari és háztartási környezetben ugyancsak alkalmazható legyen.
Boreyko elismerte: az EDF egyelőre „nagyon korai fázisban” lévő koncepció. A következő lépés a töltésszivárgás csökkentése, illetve a magasabb feszültségek és új elektróda-elrendezések kipróbálása lesz.
„Reméljük, hogy az EDF a közeljövőben költséghatékony, vegyszermentes és energiatakarékos megoldást kínál majd a jégtelenítésre” – nyilatkozta a professzor.
A címlapképen: Jonathan Boreyko. Fotó: Alex Parrish / Virginia Tech
Augusztus 10-én estétől a 2-es blokk 3-as turbinája is termelni fog – jelentette be Magyar Péter miniszterelnök.