Các nhà khoa học tại Đại học Houston vừa phá kỷ lục về điểm đóng băng của nước, đồng thời khám phá ra ý nghĩa to lớn của điều này trong các hệ thống năng lượng và hàng không.
Nước biến đổi thành băng là một trong những yếu tố cần thiết trong quá trình tự nhiên. Theo đó, biến động khí hậu, động lực học của mây và chu kỳ nước đều bị ảnh hưởng bởi sự biến đổi nước - băng, bao gồm cả các loài động vật sống trong môi trường đóng băng.
Nước bị biến đổi thành băng. (Ảnh: GettyImages).
Bằng cách tạo ra băng từ những giọt nhỏ chỉ có kích thước vài trăm phân tử, các nhà nghiên cứu đã đẩy điểm đóng băng của nước xuống thấp hơn bao giờ hết và thay đổi những gì chúng ta đã biết về cách mà băng hình thành.
Theo quy tắc chung, nước sẽ bắt đầu đóng băng ở 32 độ F (0 độ C). Tuy nhiên trên thực tế, nước thực sự có thể ở dạng lỏng trong một phạm vi nhiệt độ lạnh trong một số điều kiện nhất định. Cho đến nay, người ta tin rằng phạm vi này dừng lại ở -36 F (-38 độ C). Ở nhiệt độ này, nước buộc phải đóng băng.
Nhưng dựa trên một nghiên cứu được công bố ngày 30/11 trên tạp chí Nature Communications, các nhà nghiên cứu đã giữ cho các giọt nước ở trạng thái lỏng ở nhiệt độ thấp tới -47,2 F (-44 độ C).
Để làm được điều này, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một hạt nước có kích thước "siêu nhỏ" gồm 275 phân tử nước, kích thước 150 nanomet - tức lớn một chút so với virus cúm.
Hạt nước siêu nhỏ bắt đầu đóng băng. (Ảnh: GettyImages).
Sau đó, họ bao phủ nó bởi octan - một loại dầu, cho phép các giọt có hình dạng tròn hơn với áp suất lớn hơn. Yếu tố này rất cần thiết để ngăn chặn sự hình thành đóng băng ở nhiệt độ thấp.
Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng giọt nước với kích thước càng nhỏ thì băng càng phải lạnh hơn. Đối với những giọt có kích thước 10 nanomet trở xuống, tốc độ hình thành băng sẽ giảm xuống đáng kể.
Hadi Ghasemi, giáo sư kỹ thuật cơ khí tại Đại học Houston, đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết khám phá này có thể có ý nghĩa to lớn đối với việc ngăn chặn băng trên các vật liệu do con người tạo ra, như trong các hệ thống năng lượng và hàng không.
Theo Hadi, nếu nước trên bề mặt mềm mất nhiều thời gian hơn để đóng băng, các kỹ sư có thể kết hợp hỗn hợp vật liệu mềm và cứng vào thiết kế để ngăn băng tích tụ trên các bề mặt đó.