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

От древних вулканов до минеральных кладов: исследуй Карелию
От древних вулканов до минеральных кладов: исследуй Карелию

Участники научно-популярного маршрута смогут у...

Будущее без PFAS — будущее без вредной химии
Будущее без PFAS — будущее без вредной химии

PFAS — это группа химических в...

Лед тает, время идет: как ученые спасают Арктику
Лед тает, время идет: как ученые спасают Арктику

Арктические льды тают все быстрее, и ...

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...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Математика против вирусов: как ученые СПбГУ научились предсказывать эпидемии
Математика против вирусов: как ученые СПбГУ научились предсказывать эпидемии
Т-клетки и В-клетки: новые герои в борьбе с раком
Т-клетки и В-клетки: новые герои в борьбе с раком
Почему одни помнят сны, а другие нет? Ученые нашли ответ
Почему одни помнят сны, а другие нет? Ученые нашли ответ
Как Плутон потерял статус планеты и что нашли ученые
Как Плутон потерял статус планеты и что нашли ученые
Вода без яда: как томские ученые победили мышьяк
Вода без яда: как томские ученые победили мышьяк
Атомный ренессанс: Швеция возвращается к ядерной энергии
Атомный ренессанс: Швеция возвращается к ядерной энергии
Наука и Победа: школьники Чечни вспомнили великие достижения советских ученых
Наука и Победа: школьники Чечни вспомнили великие достижения советских ученых
Невидимая угроза: что скрывается в воздухе общественных туалетов
Невидимая угроза: что скрывается в воздухе общественных туалетов
Трава, которая объединяет: как пастбища снижают напряженность в Кении
Трава, которая объединяет: как пастбища снижают напряженность в Кении
От мигрени до Альцгеймера: что значат гормоны для мозга
От мигрени до Альцгеймера: что значат гормоны для мозга
Тайны диатомовых водорослей: что происходит, когда вода становится соленой
Тайны диатомовых водорослей: что происходит, когда вода становится соленой
Nature Genetics: Тайны ДНК помогут понять, что на самом деле вызывает рак
Nature Genetics: Тайны ДНК помогут понять, что на самом деле вызывает рак
Мозг и микросхемы: нижегородские ученые учат электронику бороться с эпилепсией
Мозг и микросхемы: нижегородские ученые учат электронику бороться с эпилепсией
Электричество против воспаления: ученые упростили лечение мочекаменной болезни
Электричество против воспаления: ученые упростили лечение мочекаменной болезни
Как понять, что нужно детям: в России создают новый подход к благополучию
Как понять, что нужно детям: в России создают новый подход к благополучию

Новости компаний, релизы

Более 200 нижегородцев посетили научные кинопоказы честь Дня российской науки
Школьников и студентов Хабаровского края приглашают написать всероссийский диктант «Наука во имя Победы»
На Фестивале «Москва — Точка старта» победили проекты из МИФИ
Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
Ученые СПбГУ проанализировали взаимодействие спиртов с подсолнечным маслом для улучшения биодизельного топлива