تشکیل یخ بر روی شیشه جلو اتومبیل‌ها در مناطق سردسیر معضلی همیشگی است. در شرایط پروازی هواپیماها، در صورت عدم تعبیه تمهیدات مناسب تشکیل یخ اجتناب ناپذیر است. در موراد دیگری مانند ایجاد یک لایه یخ بر روی پره‌های یک توربین بادی، دکل نفت یا خطوط برق می‌تواند منجر به بروز حوادثی جبران ناپذیر شود. روش‌های موجود برای مقابله با این پدیده که معمولاً بر پایه استفاده از عوامل شیمیایی ذوب کننده یخ یا زداینده‌های قوی می‌باشد، دشوار و هزینه‌بر است.
این مشکل می‌تواند به کمک پوششی با دوام، کم هزینه و مقاوم در برابر یخ که توسط محققان دانشگاه میشیگان ابداع شده است، تغییر کند. این پوشش نازک، شفاف و لاستیکی می‌تواند باعث سر خوردن یخ از وسایل، هواپیماها و شیشه جلو اتومبیل‌ها شود؛ آن هم تنها با استفاده از نیروی جاذبه و یا وزش نسیم ملایم. این اختراع می‌تواند تاثیر زیادی بر صنایع انرژی، کشتیرانی و حمل و نقل و دیگر صنایعی بگذارد که با مشکل تشکیل یخ در مناطق سردسیر دست و پنجه نرم می‌کنند.
همچنین این پوشش جدید می‌تواند باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی فریزرها شود زیرا در حال حاضر برای جلوگیری از تشکیل برفک، از سیستم‌های ضد یخ پیچیده که به صرف انرژی زیادی نیاز دارند، استفاده می‌شود. همین کار را یک پوشش ضد یخ می‌تواند بدون مصرف انرژی انجام بدهد و راندمان فریزرهای خانگی و صنعتی را تا ۲۰% افزایش دهد.
مکانیزم عملکرد این محصول که از سنتز لاستیک‌های مصنوعی معمول ساخته شده است، با رویکردهای قبلی که بر پایه ایجاد سطوح ضد آب یا سطوح بسیار لغزنده استوار بودند، کاملا متفاوت است. کوین گلوین، دانشجوی دکتری علوم و مهندسی مواد، می‌گوید: “پژوهشگران سال‌ها در تلاش بودند که قدرت چسبندگی یخ را با روش‌های شیمیایی کاهش دهند و سطوح ضد آب ایجاد کنند. ما روش نوینی کشف کردیم که با استفاده از قوانین فیزیکی بتوانیم مکانیزم جدایش یخ از سطح را تغییر دهیم.”
در ابتدا تیم تحقیقاتی به سرپرستی آنیش توتجا، استادیار علوم و مهندسی مواد، سطوح ضد آب را مورد بررسی قرار دادند. آنها در حین آزمایش‌هایشان، با پدیده‌ای غیرمنتظره مواجه شدند؛ پوشش‌های لاستیکی حتی وقتی که ضد آب نبودند، در دفع یخ بسیار خوب عمل می‌کردند. در نهایت آنها به این نتیجه رسیدند که اصلاً توانایی جاری کردن آب مهم نیست و پوشش‌های لاستیکی، یخ را به دلیل پدیده دیگری به نام کاویتاسیون بین سطحی دفع می‌کنند.
گلوین توضیح می‌دهد که دو سطح سخت، مثل یخ و شیشه اتومبیل شما، می‌توانند محکم به هم بچسبند لذا به نیروی زیادی برای شکستن پیوند بین آنها نیاز است. اما به دلیل کاویتاسیون بین سطحی، یک ماده سخت مانند یخ با رفتار متفاوتی به سطح لاستیکی می‌چسبد. توتجا می‌گوید: “هیچکس بر این ایده که لاستیک می‌تواند چسبندگی یخ را کاهش دهد، تحقیق نکرده است. یخ، آب منجمد شده است، به همین خاطر مردم فکر می‌کنند یک سطح ضد یخ باید ضد آب نیز باشد. این مساله بسیار محدود کننده بوده است.”
گروه تحقیقاتی همچنین متوجه شدند که با کمی تغییر در نرمی و خاصیت لاستیکی پوشش، می‌توانند درجه بازدارندگی آن از یخ زدگی و دوام آن را تعیین کنند. سطوح نرم‌تر خاصیت ضد یخ بیشتری نشان می‌دهند اما دوام کمتری دارند، در حالی که عکس این مطلب برای پوشش‌های سخت‌تر صادق است. گلوین بر این باور است که تغییر در میزان انعطاف پذیری پوشش، آنها را قادر می‌سازد که پوشش‌هایی با محدوده وسیعی از خواص و کاربردهای متنوع تولید کنند.
گلوین می‌گوید: “مثلاً یک پوشش هواپیما به شدت نیازمند دوام بالاست، اما می‌تواند کمتر از خاصیت ضد یخ بهره برد زیرا بادهای سریع و لرزش‌ها به سر خوردن یخ کمک می‌کنند. از طرفی، پوشش فریزرها می‌تواند از دوام کمتری برخوردار باشد، اما باید بتواند یخ را تنها به کمک نیروی جاذبه و لرزش‌های کم ناشی از باز و بسته شدن درب فریزر، از بین ببرد. ویژگی چشمگیر رویکرد ما این است که به راحتی با هر کاربرد دلخواهی قابل تنظیم است.”
این تیم در حال حاضر صدها فرمول برای یخ زدایی طراحی کرده است. برخی سخت و برخی نرم هستند. توتجا ادامه می‌دهد: “من فکر می‌کنم اولین کاربرد تجاری این محصول در راستای بسته بندی مواد غذایی یخ زده تجاری خواهد بود؛ جایی که چسبندگی اکثراً مشکل ساز است. کاربرد این تکنولوژی در اتومبیل‌ها و هواپیماها به خاطر دوام و الزامات ایمنی سخت‌گیرانه بسیار پیچیده خواهد بود، اما روی آن کار می‌کنیم.”
