光热超疏水表面由于其快速除水、延迟结冰和光热除冰性能,有可能成为理想的防冰表面,但其繁琐的制造过程、高昂的成本和不足的耐久性限制了其大规模的实际应用。北京航空航天大学郑咏梅展示了一种具有机械耐久性的坚固光热疏冰表面,该表面与受蜂窝和仙人掌刺启发的微松阵列(即MAHC)相集成,该阵列则是通过激光分层微制造策略开发而成的。
本文要点
(1)由于仿生蜂窝结构的保护,MAHC微松上的最大应力降低了约2/3。即使在钢刀片进行200次线性磨损后,MAHC仍保持优异的拒水性,水接触角为150.7°,滚转角为10.3°,结冰延迟时间稳定(578.2 s),并且具有快速光热除冰能力(401 s)。
(2)由于MAHC是在如用于高架高速铁路的铜合金输电线路等弯曲表面上进行制造的,因此仍然可以有效地实现在低温环境中稳定的光热防冰/除冰。在一次阳光照射下,覆盖功能输电线路的冻雨在758秒内完全滑落。这项研究为设计具有稳定防冰/疏冰结构的新型材料提供了见解,这些材料将扩展到一些应用领域,例如寒冷或低温气候下的运输领域或电力系统。
Maolin Zhou, et al. Robust Photothermal Icephobic Surface with Mechanical Durability of Multi-bioinspired Structures. Advanced Materials. 2023
DOI:10.1002/adma.202305322
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202305322