Led se pohybuje sám na experimentálním povrchu kovu

Inženýři navrhli plochý kovový povrch, který umožňuje, aby se na něj led dostal bez tlaku, aby se dostal. Tým však nebyl inspirován peřemi nebo oceánskými proudy řeky. Vědci z Virginie Tech usnadnili zdánlivě nadpřirozený hnutí poté, co prozkoumali slavný jev na jednom z nejsušších míst na Zemi. Podle jejich studie zveřejněné 14. srpna v časopise ACS aplikované materiály a rozhranívýsledky mohou mít překvapivě velké důsledky pro vše od rychlého odmrazovacího techniky po zelenou sklizeň energie.

Playa Playa Death Valley je domovem některých velmi podivných skal. Poprvé zdokumentovaný na počátku 20. let 20. století obsahuje suché jezero bezpočet „plachetnic“. Zdálo se, že ramblingové skály cestují přes písek samy o sobě a při jejich brázdě zanechávají čiré polní stezky. Kromě široké škály nepravděpodobných a jiných světských vysvětlení strávili vědci desetiletí pokusem zjistit přesnou mechaniku za zvláštním chováním.

V roce 2014 skupina vedená Harvardem Paleoceanografem Richardem Norrisem konečně našla odpověď.

Plachetní kameny Racetrack Playa se pohybují pouze za velmi specifických podmínek. Konkrétně musí být země dostatečně suchá, aby to, jaké malé srážky, které obdrží, nepronikne do tvrzeného povrchu. Dále musí teplota klesnout pod mrazivý, aby se na podlaze pouštní podlahy tvořily led. Jakmile se nevyhnutelně začne tání, malé válce dávají zbývající ledové rafty hybnost, kterou potřebují k začátku pohybu. A někdy, kameny zasahují jízdu na vrcholu těchto malých provizorních plavidel.

Poté, co se v roce 2019 dozvěděl o mechanice Sailing Stone Mechanics, tým vedený Jonathanem Boreykem v tekutinách inspirovaných přírodou Virginia Tech a laboratoř rozhraní přemýšlel, jestli by dokázal vyrábět povrch, který také pohyboval ledem podél úrovně vodorovné cesty. Ale na rozdíl od pouštních údolí skály to chtěli udělat bez jakékoli větrné energie. Po třech letech experimentování a další dva pro doladění designu měli Boreyko a kolegové odpověď.

Trvá to několik okamžiků, ale výsledky jsou jasné: jejich nový povrch umožňuje, aby se malý ledový disk začal pohybovat bez jakéhokoli externího podněcovače. Aby to došlo, vědci vytvořili hliníkové desky leptané asymetrickými drážky ve tvaru šipky připomínajícími rybí kosti. Když se led roztaví, voda je nasměrována skrz tyto drážky, aby zmapovala cestu vpřed.

„Tento směrový tok Meltwater nesl ledový disk spolu s ním,“ vysvětlil spoluautor studie Jack Tapocik ve svém prohlášení. „Dobrá analogie je trubka na řece, kromě toho, směrové kanály způsobují tok místo gravitace.“

Pro zvědavost tým potahoval své hliníkové desky sprejem na vodou. I když předpokládali, že se ledový disk od samého začátku pohybuje rychleji, výsledek byl komplikovanější. Jakmile je vodotěsná, povrch se ve skutečnosti drží na disku, když je tavicí voda vymačkána podél kanálů. V určitém okamžiku se však disk náhle přiblíží vpřed, jako by se rozhodl o ztracený čas.

„Zábavný trik je, že jak proudí tavená voda za přední okraj ledového disku, vytváří louži,“ řekl Boreyko. „Mít plochou louži na jedné straně ledu vytváří nesoulad povrchového napětí, které uvolňuje led a způsobí, že střílí přes povrch.“

Tato dynamika může hypoteticky zlepšit techniky odmrazování pro různé materiály. Podle Boreyka však objev jeho týmu může vést k něčemu elektrizujícímu. Představte si povrch Hliníkového rybí kosti, ale místo dvousměrového čtvercového nebo obdélníku je to kruh. A pamatujete si ty plachetnice?

„Teď si představte, že dávejte magnety na vrchol ledu, spíše než balvany,“ řekl. „Tyto magnety by se také otáčely, které by mohly být použity pro výrobu energie.“

I když je zapotřebí více výzkumu a experimentování k určení účinnosti a škálovatelnosti návrhu, je to stále slibná možnost pro budoucí udržitelný energetický pokrok – to vše díky spoustě hornin.