アリゾナ州立大学工学助教授のコンラッド・リカチェフスキー氏は、長年にわたり航空機の防氷対策の改善に取り組んできました。彼の情熱は単なる学問的なものではありません。かつて、ヒースロー空港で長引く降雪により、航空機の翼の着氷防止に使用する不凍液が枯渇し、ロンドンで2日間足止めされた経験があります。
リカチェフスキー氏のひらめきは、その後パナマでの休暇中にヤドクガエルとの偶然の出会いから始まりました。ヤドクガエルの皮膚からヒントを得て、彼は斬新な凍結防止コーティングを設計しました。ヤドクガエルの皮膚には様々な腺があり、常に潤滑剤を分泌するものもあれば、刺激を受けると少量の毒素を分泌するものもあることを彼は知りました。
「まさに私が防氷面に求めていたものでした」とリカチェフスキ氏は語る。彼は、飛行機の表面がカエルの皮膚を模倣し、必要な時にのみ不凍液を放出する様子を想像した。そのような表面コーティングを開発するために、リカチェフスキ氏のチームは多孔質の超疎水性層を採用し、その下に多孔質の超親水性層を追加した。最下層は不凍液を素早く吸い上げて蓄え、最上層は不凍液が環境中に漏れるのを防ぐ。
凍結雨は、従来の超撥水性表面と同様に、最上層の超撥水性層で跳ね返ります。しかし、湿度の高い環境では、通常の超撥水性表面が結露で覆われ、霜で覆われるため、着氷がさらに発生しやすくなります。しかし、リカチェフスキ氏の新しいコーティングは、この着氷の問題を解決します。表面に氷と水が形成されると、下の超親水性層に蓄えられた不凍液が表面に引き寄せられ、氷を溶かして除去しやすいスラッシュに変えます。
現在試作段階にあるこの新しいコーティングは、着氷を最大10倍遅らせ、不凍液の使用量を2～8分の1に削減すると、リカチェフスキ氏はAdvanced Materials Interfaces誌に報告した。これは革命的なことのようには聞こえないかもしれないが、実際には航空安全における大きな進歩だ。飛行機の翼の前縁に氷が付着すると、「翼の形状が変化し、空気力学に影響を与え、揚力が低下します」とリカチェフスキ氏は言う。「飛行機は事実上飛行を停止します」。最悪の場合、墜落に至ることもある。
氷の蓄積により飛行機の翼の形状が変化する場合があります。
国家運輸安全委員会（NTSB）の報告によると、1982年から2000年の間に、航空機表面の着氷により米国で約600件の航空事故が発生し、800人以上が死亡した。さらに、この新しいコーティングは「現在使用されているものよりも高価になることはないはずだ」とリカチェフスキ氏は言う。研究チームは、この超撥水層を「ホームセンターで40ドルで売られている」ようなスプレーで作成した。このコーティングは、現在、民間航空機に溶液をジェット噴射することで損傷しているコンクリート滑走路の保護にも役立ち、空港のコスト削減にも役立つ。現在の焦点は、コーティングの設計を最適化し、性能を向上させ、塗料のように塗布できるようにすることだ。「比較的うまく機能するかなり良いアイデアはあります」とリカチェフスキ氏は言う。「しかし、最適化し、耐久性を高め、スケールアップする必要があります。」
リカチェフスキ氏は、産業用途への展開は、まず北極圏のような寒冷地を飛行するドローンの保護から始まると想定している。「その後、徐々に小型の有人飛行機、そして大型飛行機へと移行していく予定です。」
