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西南科大李国强教授/余家欣教授、中南大学银恺教授 Small 封面论文:用于防/除冰的微/纳分级火山口结构疏冰耐久表面
2024-09-01  来源:高分子科技

  飞机表面积冰会对飞行过程造成严重安全隐患,应对表面结冰问题,传统的主动除冰技术存在效率低、污染环境、能源消耗等缺点,超疏水表面因其不需要外部能量输入而具有巨大的防/除冰潜力。然而,超疏水表面在低温下易从Cassie-Baxter态转变为Wenzel态,降低疏冰性;此外,表面的机械性较差,难以多次使用。因此,同时提超疏水表面的疏冰性和机械耐久性成为一种挑战。


  针对此问题,西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室李国强教授、余家欣教授和中南大学银恺教授合作,受荷叶和玫瑰花瓣微结构的启发,利用飞秒激光烧蚀技术和沸水处理技术制备了一种微/纳分级火山口结构表面HCLSHCLS具有良好的超疏水性(接触角为162°,滚动角低至2.0°),防冰性(结冰延迟时间2083 s)和疏冰性(冰粘附强度仅为1.4 kPa)。此外,HCLS还具有优异的耐久性,在1000砂纸磨损300 cm冰粘附强度仍保持在10 kPa以下。且经过10次水流和沙土冲击后,HCLS保持稳定的Cassie-Baxter态。


  该研究围绕重大装备在防/除冰方面的重大战略需求,针对在复杂极端环境服役中的技术难题,设计了一种具有超低冰粘附强度和优异机械耐久性的表面,并阐述了相关机理,这对我国航空、航天、交通运输、电力防/除冰等领域的快速发展具有重要的意义。相关工作Micro/Nano Hierarchical Crater-Like Structure Surface with Mechanical Durability and Low-Adhesion for Anti-Icing/Deicing为题发表在国际高影响力期刊SmallTOPIF13上,并作为封面论文被报道。审稿人认为此项工作具有极大的创新性和可行性。该工作是团队/除冰领域取得的又一重大成果,也是学校机械工程学科博士点建设的重要阶段性成果。


  文章第一作者为西南科技大学博士生轩森森和硕士生卓礼杰李国强教授、余家欣教授、银恺教授担任论文共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、四川省科技计划项目、结冰与防/除冰重点实验室开放基金等基金项目的支持。


  原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202404979

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