Ketika air membeku di permukaan logam, itu masalah. Industri penerbangan menghabiskan jutaan dolar dan berjam-jam menyemprotkan cairan yang mengering di sayap pesawat ketika mereka duduk menunggu di landasan pacu musim dingin, sementara kita secara pribadi belajar tentang masalah yang disebabkan oleh es dari waktu kita menghabiskannya dengan memecahnya dari freezer.
Sebuah tim peneliti dari Harvard telah mengambil pendekatan berbeda untuk menghilangkan es dan es dari logam: Mereka telah mengembangkan lapisan khusus yang mencegah tetesan air dari lengket dan berubah menjadi es.
Pesawat deicing mungkin merupakan sesuatu dari masa lalu, berkat lapisan baru yang disebut SLIPS. Foto oleh pengguna wikimedia commons Mulag
Sebagaimana dirinci dalam sebuah makalah yang diterbitkan pada hari Senin di ACS Nano, kelompok tersebut, yang dipimpin oleh profesor Joanna Aizenberg, telah menciptakan cara untuk memproduksi logam yang dilapisi dengan apa yang mereka sebut "permukaan berpori licin, cairan-diinfus." —Menolak tetesan air dan es hanya dengan kekuatan gravitasi. Kelompok ini menguji sirip pendingin aluminium yang dilapisi dengan SLIPS pada -10 derajat Celcius dan kelembaban 60 persen, dan teknologi ini secara signifikan mengungguli sistem pendingin "bebas-es" yang khas dalam hal mencegah pembentukan es dari waktu ke waktu.
Sirip pendingin aluminium konvensional (baris atas) jelas dikalahkan oleh yang dilapisi dengan SLIPS (baris bawah) dalam penelitian ini. Foto milik Universitas Harvard
Bagaimana cara kerja SLIPS? Frost hanya dapat menempel pada sepotong logam karena ketidaksempurnaan mikroskopis dan cacat yang ada pada tingkat molekuler, memberikan tetesan air sesuatu untuk menempel ketika mereka membeku. Para ilmuwan dan insinyur telah lama mencoba mencari cara untuk membuat logam yang benar-benar halus yang akan mencegah hal ini terjadi, tetapi proses manufaktur skala besar membuat ini secara efektif tidak mungkin.
Tim Aizenberg merespons dengan menciptakan proses dua tahap — yang dapat diterapkan pada logam yang sudah diproduksi — yang menghadirkan permukaan yang sepenuhnya halus ke elemen-elemen, menyebabkan tetesan es dan air meluncur sebelum mereka punya kesempatan untuk melekat. Pertama, logam dilapisi dengan bahan padat berpori kasar. Kemudian pelumas cair diaplikasikan yang menempel pada pori-pori dalam material nano padat, menciptakan permukaan luar yang rata sempurna pada tingkat molekuler, sehingga gravitasi saja dapat mencegah es terbentuk.
Akibatnya, SLIPS dapat diaplikasikan pada logam dalam berbagai bentuk dan ukuran, bahkan dalam skala besar, dan ini menyelesaikan semua jenis masalah yang terkait dengan lapisan gula dan es. Pada permukaan vertikal apa pun, lapisan es akan gagal terbentuk sejak awal, dan bahkan pada bidang horisontal, es apa pun yang terbentuk akan terbang dengan sedikit dorongan, karena tidak ada ketidaksempurnaan yang dapat diikatnya. Sayap pesawat, pagar, tangga, peralatan pendingin, atap, rambu dan benda-benda lainnya dapat dengan mudah dijaga bebas dari es dan es menggunakan lapisan.
Tim juga memproyeksikan penghematan energi besar sebagai hasil dari teknologi baru. Metode penghilangan es saat ini membutuhkan pengangkutan bahan kimia dan peralatan khusus, sedangkan bahan yang diolah dengan SLIPS siap untuk melepaskan es dengan sedikit pengadukan, atau bahkan mungkin embusan angin. Zat ini juga tidak beracun, anti korosif, dan bekerja di lingkungan yang sangat dingin dan lembab.
Seperti lapisan yang kita bahas yang memungkinkan kecap dan meluncur dengan mudah dari botol, ini adalah teknologi mutakhir yang dapat dengan mudah kita lihat memasuki kehidupan kita sehari-hari. Alih-alih menggarami tangga logam atau menunggu saat kru darat menghabisi pesawat penumpang, kita bisa saja membuat struktur dan kendaraan yang tahan es sejak awal. Saat musim panas tiba, es mungkin bukan masalah terbesar di pikiran Anda, tetapi ketika musim dingin tiba, Anda akan senang bahwa kru ilmuwan ini bekerja keras.
