Güzel Buz : Çalışma, Su İtici Yüzeylerin Buzu Çözmeyi Kolaylaştırdığını Buluyor
Nebraska Lincoln Üniversitesi ve birkaç Çinli kurumun yeni bir çalışması, su itici yüzeylerin ve kaplamalardaki buzun yüzeysel olarak yayılmasındansa dikine büyümesine zorlayarak buz gidermeyi kolaylaştırmaktadır.
Araştırmacılar, buzun soğurgan veya su itici yüzeylerde farklı olarak büyüdüğünü keşfetti. Bulgular, kış gelmeden ön camlara su itici kaplamalar uygulamanın buz gidermede etkili olabileceğini gösteriyor. Hava akımının sonradan oluşabilecek buzu sürüklediğini gösteriyor.
Deneyler ve simülasyonlar su itici yüzeydeki su damlacıklarının 6 kollu mikroskobik bir forma dönüştürerek yalnız küçük bir kısmının yüzeye yapışan ideal bir kar taneciğine benzediğini ve böylelikle yukarı doğru donduğunu gösterdi.
Nebraska’nın ortak yazarı olan Xiao Cheng Zeng, su damlacıklarının su itici yüzeyde yayılmak yerine boncuklanmasının daha mantıklı olduğunu söyledi.
Aksi takdirde emici yüzey üzerindeki damlacıklar kristalleşerek bu yüzey boyunca büyür ve uzaklaştırılması daha zorlaşır.
Moleküler düzeydeki simülasyonlar, bu damlacıkların Zeng’in daha önce keşfedip Nebraska Buzu olarak adlandırdığı iki katlı altıgen 2D tabakaları oluşturmaya başladığını önerdi.
Zeng, bu ultra ince buzun su moleküllerini patinaj yapmaya ve yüzeyin diğer alanlarında kümeleştirmeye teşfik ettiğini söyledi.
Chencellor Üniversitesi Kimya Profesörü Zeng, “başlangıçta su ve yüzeyin arasındaki kimya tutmuyorsa birbirlerini sevmezler. Bu, boşanma ya da ayrılma gibidir. Fakat birbirlerini severlerse evlenirler ve uzun süre birlikte kalırlar” dedi. İşte bu sırada buz, yüzey boyunca büyür. Kışın eğer ön camınızda bu tür buz varsa onu uzaklaştırmak için bir sıyırıcı kullanmalısınız.
İleri veya Yukarı
Zeng, “Sıcaklık ve basınç su damlalarının açık havadaki kristalleşmesi ile katı yüzeylerdeki buz yapılarını etkiler” dedi. Fakat ekibin çalışması, su damlası ile katı yüzeyin oluşturduğu temas açının buzun yüzey boyunca mı yoksa dışta mı büyüyeceğini belirlediğini öneriyor. Hidrofilik yüzey damlacıkların küçük bir temas açısıyla yayılmasına izin verirken, su itici hidrofobik yüzey daha büyük bir açı oluşturarak damlaların boncuk haline gelmesini sağlar.
Zeng “Suyun nasıl donacağı sıcaklığa değil, yüzeye ve temas açısına bağlıdır” dedi.
Ekip, laboratuvarda imal edilen ya da bilgisayar simülasyonunda modellenen pürüzsüz bir yüzeyde buz akımının yüzeyden yüzey dışına 30 ve 40 derece arasındaki bir temas açısıyla büyümeye geçtiğini buldu. Araştırmacılar ayrıca yüzeyin pürüzlülüğünün arttığını nanoskopik yüzeyi gözenekleri genişleterek ve açısal eşiği düşürerek keşfetti. Bu, buzun daha kolay uzaklaştırılması için yüzeylerin su itici olmasına gerek olmadığını açıklıyor.
Buzu Kırmak
İki farlı buz büyümesini karşılaştırmak için araştırmacılar hidrofilik ve hidrofobik olmak üzere ikiye bölünmüş transparan bir yüzey hazırladılar. Daha sonra respektif prosesin hem yandan hem de önden videosunu yakalamak için mikroskopa yüksek hızlı bir kamera yerleştirdiler.
Araştırmacılar her iki kısma da hava püskürttüklerinde buzun hidrofobik kısmı terk ettiğini, hidrofilik kısmında ise sabit olarak tutunduğunu tespit ettiler.
Buzun hidrofilik kızımda ilerlediğini, hidrofobik bölgeye yaklaştığında aniden durduğunu gördüler. Zeng, “insanlar, çok uzun süredir suyun yüzeyler üzerinde nasıl etkileştiğini inceliyorlar. Ancak, bu olgu şimdiye kadar dikkatlerden kaçmıştı.”
Zeng, kimya postdoktora araştırmacısı olan Nebraska Chongqin Zhu ile birlikte Sanat ve Bilim Koleji Dekanı Joseph Francisco, Çin Bilim Akademisi ve Pekin Üniversitesi Kimya Teknolojisi meslektaşları ile birlikte araştırmayı yürüttü. Ekip, bulgularını Ulusal Bilimler Akademisi Proceedings Dergisi’nde bildirdi.
Araştırmacılar, ABD Ulusal Bilim Vakfı, Çin Ulusal Bilim Vakfı ve Çin Bilimler Akademisi tarafından destek aldı. Zeng ve meslektaşları, simülasyonlarını Nebraska’daki “Holland Computing Center” Üniversitesi aracılığı ile gerçekleştirdiler.
Kaynak : sciencedaily.com
