官方网站-首页

表面结冰问题长期困扰着众多行业，从飞机机翼、风力发电机叶片到高压电线，覆冰都会干扰其正常运行，甚至引发设备损坏。尽管传统防覆冰方法在一定程度上能防止冰雪积聚，但涂层易损、极端天气下效果减弱等弊端仍难以避免。

近期，《国家科学评论》在线发表了电子科技大学材料表面科学中心博士生杨邱程、邓旭教授和杨金龙副研究员的成果，该研究借鉴人类皮肤的自然结构，创新性地研发出了一种名为“坚韧皮肤防覆冰表面”的新型防冰技术。

人类皮肤的内部结构是柔软的真皮和皮下组织，而外面有一层保护性的硬质表皮。当皮肤受到外力时，表皮会变形，形成褶皱，帮助皮肤更好地应对压力。研究人员通过模仿这一自然现象，设计出了一种具有类似“皮肤”结构的防覆(fù)冰(bīng)表(biǎo)面(miàn)。通(tōng)过(guò)将(jiāng)薄(báo)而(ér)坚硬的表面薄膜与柔软(ruǎn)基(jī)底(dǐ)结(jié)合(hé)，在(zài)覆(fù)冰(bīng)时(shí)诱(yòu)发(fā)表(biǎo)面(miàn)不(bù)稳(wěn)定(dìng)性(xìng)，从(cóng)而(ér)使(shǐ)硬(yìng)质(zhì)表(biǎo)层(céng)因(yīn)界(jiè)面(miàn)失(shī)稳(wěn)而(ér)产(chǎn)生(shēng)皱(zhòu)褶(zhě)，形(xíng)成(chéng)微(wēi)小(xiǎo)裂(liè)缝(fèng)，这(zhè)些(xiē)裂(liè)缝(fèng)削(xuē)弱(ruò)了(le)冰(bīng)与(yǔ)表(biǎo)面(miàn)的(de)连(lián)接(jiē)，使(shǐ)得(de)覆(fù)冰(bīng)更(gèng)易(yì)被(bèi)剥(bō)离(lí)，降(jiàng)低(dī)了(le)除(chú)冰(bīng)的(de)难(nán)度(dù)和(hé)能(néng)耗(hào)。

基于多尺度褶皱的耐用防覆冰材料设计策略和效果

研究人员深入探讨了该表面在两种尺度上的防覆冰机制，并提出了大皱纹与小皱纹相结合的设计策略。大皱纹(wén)在(zài)覆(fù)冰(bīng)边(biān)缘(yuán)引(yǐn)发(fā)裂(liè)缝(fèng)，发(fā)挥(huī)“界(jiè)面(miàn)破(pò)裂(liè)”作(zuò)用(yòng)；小(xiǎo)皱(zhòu)纹(wén)则(zé)加(jiā)速(sù)裂(liè)缝(fèng)的(de)扩(kuò)展(zhǎn)，促(cù)使(shǐ)覆(fù)冰(bīng)更(gèng)容(róng)易(yì)完(wán)全脱(tuō)落(luò)。通(tōng)过(guò)这(zhè)一(yī)设(shè)计(jì)，冰(bīng)与(yǔ)基(jī)底(dǐ)的(de)粘(zhān)附(fù)力(lì)显(xiǎn)著(zhe)降(jiàng)低(dī)，覆(fù)冰(bīng)能(néng)够(gòu)在(zài)自(zì)身(shēn)重(zhòng)力(lì)的(de)作(zuò)用(yòng)下(xià)自(zì)动(dòng)脱(tuō)落(luò)，无(wú)需(xū)外(wài)力(lì)干(gàn)预(yù)。

同(tóng)时(shí)，得(de)益(yì)于(yú)坚(jiān)韧(rèn)的(de)表(biǎo)层(céng)材(cái)料(liào)设(shè)计(jì)，这(zhè)种(zhǒng)防(fáng)覆(fù)冰(bīng)表(biǎo)面(miàn)不(bù)仅(jǐn)适(shì)用(yòng)性(xìng)强(qiáng)，而(ér)且(qiě)耐(nài)用(yòng)性(xìng)卓越。它能长期保持低覆冰力，对风雨、日晒等外部因素具有强大的抵抗力，在各种严酷环境下持续发挥作用。

“坚韧皮肤”防覆冰表面的适用性和耐(nài)候(hou)性(xìng)

“坚(jiān)韧(rèn)皮(pí)肤(fū)”防(fáng)覆(fù)冰(bīng)技(jì)术(shù)为(wèi)解(jiě)决(jué)覆(fù)冰(bīng)问(wèn)题(tí)提(tí)供(gōng)了(le)全新(xīn)思(sī)路。通过模拟皮肤的自然应力响应机制，这项技术有效的减少了覆冰，为设备提供了长期、可靠的防护。该技术有望在更多行业得到应用，助力解决覆冰积聚带来的诸多困扰，获得更持久、更高效的防护，确保在恶劣天气下的正常运行，减少因冰雪积聚造成的停工和损坏。

了解详情，请阅读原文

A skin-inspired durable de-icing surface with boosting interfacial cracks. National Science Review. doi: 10.1093/nsr/nwaf005