約克大學的研究人員發現了一種低成本但效果顯著的方法,以改善飛機使用的防冰液性能。研究顯示,低分子量凝膠劑(LMWGs)可用於增稠日常產品,如潤膚露和粘合劑,未來也可能用於防止飛機上結冰。飛行過程中的冰霜形成對於飛行員和航空器製造商來說是一個主要的安全問題。即使是一層薄薄的冰也會增加重量並擾亂氣流,迫使引擎運行得更辛苦。在某些情況下,它還可能阻塞引擎進氣口或傳感器,影響飛行操作。在最糟的情況下,冰的形成會改變機翼的輪廓,增加阻力並減少升力,這可能導致起飛失敗甚至飛機在爬升過程中失速。因此,航空業界不斷尋求改進防止飛機結冰的方法。
目前,航空公司使用不同等級的液體來對抗飛機上的冰霜形成。這些液體被分類為類型 I 到類型 IV,各具不同功能。例如,類型 I 液體是一種除冰液,能去除已經形成的冰霜。這類液體通常是由乙二醇和水混合而成的低粘度液體,能融化並沖走冰霜。然而,它無法防止新的冰霜形成。防冰液則被分類為類型 II 到 IV,能在飛機表面形成預防性塗層。然而,防冰液的有效期通常不超過 70 分鐘,這意味著在寒冷的天氣中,飛機需要頻繁進行防冰處理,增加了運營成本。防冰處理的施用時間與其失去防止冰霜形成能力之間的時間被稱為保持時間。
約克大學的研究人員與 Kilfrost 合作,這是一家為航空業提供防冰液的公司,旨在延長保持時間,並在 LMWGs 中找到了解決方案。研究團隊發現,防冰液中含有的聚合物能在飛機上形成保護塗層,幫助防止冰霜形成。然而,雖然這些聚合物價格昂貴,但無法提供長時間的保持效果。研究團隊尋找能在不顯著增加成本的情況下延長保持時間的方法,最終在 LMWGs 中找到可行的解決方案。這些低分子量凝膠劑在日常產品中如粘合劑和潤膚露中被廣泛使用,且需要的用量非常少。
研究人員在三種防冰液中添加了僅 0.25 克的 LMWGs,並在攝氏 -5 度(華氏 23 度)的實驗室環境下測試這些液體。為了確定保持時間,研究人員對樣本噴灑了細霧狀水。加入 LMWGs 的防冰液性能幾乎是未加入的兩倍,保持時間也接近 120 分鐘。為了模擬現實條件,研究人員對液體塗層施加了剪切力,這類似於飛機在飛行中所經歷的情況。當 LMWG 液體靜止時保持為凝膠狀態,但隨著應變的增加而崩解。由於 LMWGs 可以輕易地與防冰液混合,因此能迅速作為現實世界的解決方案,而不會顯著增加部署成本。這項研究結果已發表在《Langmuir》期刊上。




