• anti-icing
• coatings
• ice adhesion
• surface roughness
• wettability

L’accumulo del ghiaccio sulle superfici è ritenuto come la causa maggiore di disastri che interessa diversi settori settori industriali, come l’aviazione, gli impianti che producono energia eolica, piattaforme situate in mare aperto, reti elettriche. I fenomeni che coinvolgono la presenza di ghiaccio possono provocare la perdita di efficienza, l’aumento dei carichi esterni sulle varie strutture, i quali possono causare il loro crollo e, di conseguenza, presentare un serio rischio per la sicurezza umana. Nello specifico campo dell’aviazione, il fenomeno dell’accumulo di ghiaccio sulle ali degli aerei, comporta una riduzione delle loro capacità in volo, con possibili effetti letali. I casi appena citati richiedono necessariamente una via per poter essere evitati o, quantomeno, limitati drasticamente. Attualmente tante strategie sono state applicate, con l’obiettivo comune di sciogliere e staccare il ghiaccio depositato sulle superfici di interesse. I metodi più utilizzati sfruttano energia termica e sostanze chimiche, le quali facilitano la rimozione del ghiaccio. E’ però risaputo che tali soluzioni, definite “attive”, richiedono energia, ragion per cui diversi rivestimenti (noti sotto il termine di “soluzioni passive”) sono stati studiati con lo scopo di trovare un’alternativa migliore. I materiali che meglio rispondono a tali requisiti, sono quelli caratterizzati da particolari proprietà, definite “icephobic”. Tante caratteristiche, quali ad esempio rugosità superficiale, bagnabilità, invecchiamento superficiale, possono influenzare la forza di adesione del ghiaccio sulla superficie: l’obiettivo del presente tesi consisteva nel determinare eventuali correlazioni esisteni tra tali effetti e, alla fine, nel definire quali materiali, tra quelli esaminati, fossero più propensi ad assolvere il ruolo di “anti-icing coatings”. I risultati suggeriscono come i migliori materiali trattati durante tale lavoro sono stati il Teflon e i coatings SLIPS, acronimo che sta per “slippery liquid infused porous surfaces”. Dopo aver creato lo strato di ghiaccio (sui differenti rivestimenti presi in esame) all’interno dell’”icing wind tunnel”, la forza di adesione è stata determinata impiegando la “centrifugal ice adhesion test machine”. Sono state inoltre determinate la rugosità superficiale e la bagnabilità realtive alle diverse superfici, mediante l’uso delle macchine corrispondenti. Malgrado i risultati ottenuti, la dipendenza tra forza di adesione e fattori influenzanti deve essere sondata più profondamente.

Ice accretion is considered a major cause of failures that interest several industry sectors, such as aviation, wind power, off-shore platforms, power network. Icing can provoke loss of efficiency, the increase of external loads on the structures, which can cause their crash and, as a consequence, a risk for the human safety. In the specific field of aviation, the phenomenon of ice accretion on the aircraft wings, leads to a reduction of their lifting abilities, with possible fatal effects. These just mentioned cases necessarily require a way to be avoided or, at least, to be restricted. Nowadays many strategies have been applied, having the aim to melt or detach the ice that has deposited on the surfaces. The most common ones are based on electrothermal heating or chemicals which ease the removal of the ice. It’s well known that these “active” solutions requires energy, reason for which several types of coatings (“passive” solution) have been studied in order to introduce a better solution to ice accretion. Materials that best perform are those characterized by icephobic properties. Many features, like for example surface roughness, material chemistry, wettability, surface ageing, could affect the ice adhesion strength: the aim of the present thesis was to determine correlations among these effects and, at the end, to define which materials, among those examined, could have showed the best characteristics as anti-icing coatings. The results suggest that the best materials treated during this work have been Teflon and SLIPS, acronym of slippery liquid infused porous surfaces. After creating the ice on the different coatings inside the icing wind tunnel, ice adhesion strength was evaluated with centrifugal ice adhesion test machine. Surface roughness tester and wettability test machine have been used in order to define the corresponding properties of the surfaces. Despite the results, connection between the affecting factors and the ice adhesion strength has to be more deeply understood.