Инновационные гелеобразователи повышают безопасность авиации

Исследователи разработали уникальные гелевые материалы, способные значительно улучшить характеристики противообледенительных жидкостей для самолетов. Ключевым компонентом стали доступные низкомолекулярные гелеобразователи (НМГ), которые уже широко применяются в производстве косметики и бытовой химии, например, для загущения лосьонов и клеев.

Новое исследование, опубликованное в журнале Langmuir, демонстрирует, что даже небольшое количество этих молекул способно почти вдвое увеличить эффективность противообледенительных составов. Ученые модифицировали стандартные жидкости для удаления и предотвращения обледенения выхлопных систем самолетов, добавив в них НМГ. Эти жидкости уже содержат полимеры, формирующие защитное покрытие, а теперь сочетают их с гелевой структурой.

Были протестированы три разновидности гелеобразователя DBS (1,3:2,4-дибензилиденсорбитол) в сочетании с авиационными реагентами, предназначенными для удаления льда и предотвращения его образования на поверхностях воздушных судов во время наземного обслуживания. Результаты превзошли ожидания: добавление всего 0,25 грамма гелеобразователя DBS позволило увеличить время безопасного нахождения самолета на взлетно-посадочной полосе перед началом образования льда почти в два раза.

Авиационная отрасль активно использует различные типы противообледенительных жидкостей (от Типа I до Типа IV) для решения проблем, связанных с обледенением. Жидкости Типа I, обладающие низкой вязкостью и состоящие в основном из гликоля и воды, предназначены для удаления уже существующего льда. Противообледенительные жидкости (Типы II, III и IV) работают на упреждение, создавая защитную пленку, препятствующую образованию льда.

Время, в течение которого такая защитная пленка сохраняет свою эффективность, известно как holdover time. Чем дольше этот показатель, тем надежнее защита самолета в холодных погодных условиях, что обеспечивает большую гибкость для экипажей и сокращает необходимость повторных обработок.

Традиционные противообледенительные средства, основанные на полимерах, зачастую дороги и не способны обеспечить длительное время защиты. Ранее исследования показывали потенциал НМГ в простых жидкостях для удаления льда, однако их совместимость со сложными, содержащими полимеры противообледенительными составами оставалась неизученной.

Исследовательская группа добавила 0,25 грамма НМГ на литр в три коммерческие противообледенительные жидкости: ABC 3, ABC K+ и ABC S+. Полученный гибридный гель тестировался в морозильной камере при температуре -5 °C. Образцы подвергались воздействию мелкого водяного тумана для измерения времени сохранения защитных свойств. Модифицированные составы показали значительное увеличение holdover time, продлив его с 60–70 минут до 100–120 минут для некоторых формул. Тесты, имитирующие силовые нагрузки, возникающие во время полета, подтвердили, что гель сохраняет вязкость в состоянии покоя, но становится менее плотным при воздействии.

Ученые полагают, что эти недорогие гелеобразователи могут стать перспективным решением для реального применения в системах противообледенения самолетов. Их легкость в интеграции в существующие жидкости и существенное повышение эксплуатационных характеристик делают их привлекательным вариантом для повышения безопасности полетов.