Các nhà nghiên cứu tại Viện công nghệ Virginia ở Hoa Kỳ, sáng tạo ra phương pháp rã băng tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường, tận dụng đặc tính điện vốn có của băng để loại bỏ băng giá, có tên là rã băng tĩnh điện (EDF).
Sương giá mùa đông thường gây vấn đề đóng băng nghiêm trọng cho ô tô, máy bay, máy bơm nhiệt và các thiết bị khác. Thông thường, việc rã băng phụ thuộc máy sưởi nhiệt, tốn nhiều năng lượng, hoặc các giải pháp hóa học tốn kém, gây rủi ro cho môi trường.
Nhà nghiên cứu chính Jonathan Boreyko có một triết lý hoàn toàn khác biệt: chống lại băng giá bằng cách khai thác đặc tính vật lý của chính nó, thay vì dựa vào nhiệt độ hoặc hóa chất thông thường, tốn nhiều tài nguyên.
Cốt lõi của EDF nằm ở việc điều khiển các điện tích cực nhỏ, hay còn gọi là “ion lỗi”, hình thành tự nhiên trong lớp băng giá đang phát triển. Khi các tinh thể băng giá hình thành, các phân tử nước sắp xếp thành mạng băng.
Tuy nhiên, đôi khi vẫn xảy ra lỗi, chẳng hạn như thừa một ion hydro hay thiếu một ion hydro, làm gián đoạn nhẹ mô hình này. Các gián đoạn nhỏ này được gọi là ion lỗi, là những đốm trên lớp băng giá với sự mất cân bằng cục bộ điện tích dương hoặc điện tích âm.
Phương pháp mới áp dụng điện áp cao vào điện cực đặt phía trên lớp băng giá. Người ta đưa ra giả thuyết, việc áp dụng điện áp dương vào điện cực phía trên sẽ khiến ion lỗi âm trong lớp băng giá di chuyển lên trên (bị hút), còn ion lỗi dương di chuyển xuống dưới (bị đẩy).
Lớp băng giá phân cực cao này, sau đó sẽ tạo ra lực hấp dẫn mạnh về phía điện cực, đủ lớn để làm cho các tinh thể băng giá bị gãy và bật ra khỏi bề mặt. Các thí nghiệm ban đầu đã xác nhận tính khả thi của EDF.
Nếu như một tấm đồng đặt thụ động, có thể loại bỏ 15% lớp băng giá do khả năng tự phân cực yếu của băng thì chỉ cần áp dụng điện áp 120 volt đã tăng khả năng loại bỏ lên 40% và áp dụng điện áp 550 volt có thể đạt khả năng loại bỏ lên 50%.
Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu gặp một trở ngại bất ngờ. Việc tăng điện áp lại làm giảm hiệu quả loại bỏ băng giá. Hiện tượng khó hiểu này là do rò rỉ điện tích. Ở điện áp cao hơn, điện tích trong lớp băng giá sẽ thoát ra, còn gọi là “rò rỉ”, vào lớp nền đồng bên dưới.
Để giải quyết vấn đề này, một bề mặt siêu kỵ nước, cách điện cao, giữ không khí, được sử dụng để nâng cao hiệu quả của hệ thống. Với lớp nền được tối ưu hóa này, điện áp cao hơn đã hoạt động đúng như dự đoán ban đầu, loại bỏ tới 75% lớp băng giá.
Các ứng dụng tiềm năng của EDF phổ biến từ kính chắn gió ô tô, cánh máy bay đến các thiết bị làm lạnh công nghiệp, máy bơm nhiệt dân dụng. Nghiên cứu vẫn đang trong giai đoạn đầu, mục tiêu cuối cùng là khả năng loại bỏ 100% băng trên nhiều bề mặt khác nhau.
Nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Small Methods ngày 11/11/2025.
