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表(biǎo)面(miàn)结(jié)冰(bīng)问(wèn)题(tí)长(zhǎng)期(qī)困(kùn)扰(rǎo)着(zhe)众(zhòng)多(duō)行(xíng)业(yè)，从(cóng)飞(fēi)机(jī)机(jī)翼(yì)、风(fēng)力(lì)发(fā)电(diàn)机(jī)叶(yè)片(piàn)到(dào)高(gāo)压(yā)电(diàn)线(xiàn)，覆(fù)冰(bīng)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(yán)发(fā)出(chū)了(le)一(yī)种(zhǒng)名为(wèi)“坚(jiān)韧(rèn)皮(pí)肤(fū)防(fáng)覆(fù)冰(bīng)表(biǎo)面(miàn)”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(pí)肤(fū)”结(jié)构(gòu)的(de)防覆冰表面。通过将薄而坚硬的表面薄膜与柔软基底结合，在覆冰时诱发表面不稳定性，从而使硬质表层因界面失稳而产生皱褶，形成微小裂缝，这些裂缝削弱了冰与表面的连接，使得覆冰更易被剥离，降低了除冰的难度和能耗。

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(fáng)覆(fù)冰(bīng)机(jī)制(zhì)，并(bìng)提(tí)出(chū)了(le)大(dà)皱(zhòu)纹(wén)与(yǔ)小(xiǎo)皱(zhòu)纹(wén)相(xiāng)结(jié)合(hé)的(de)设(shè)计(jì)策(cè)略(è)。大(dà)皱(zhòu)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；小皱纹则加速裂缝的扩展，促使覆冰更容易完全脱落。通过这一设计，冰与基底的粘附力显著降低，覆冰能够在自身重力的作用下自动脱落，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)且耐(nài)用(yòng)性(xìng)卓(zhuō)越(yuè)。它(tā)能(néng)长(zhǎng)期(qī)保(bǎo)持(chí)低(dī)覆(fù)冰(bīng)力(lì)，对(duì)风(fēng)雨(yǔ)、日(rì)晒(shài)等(děng)外(wài)部(bù)因(yīn)素(sù)具(jù)有(yǒu)强(qiáng)大(dà)的(de)抵(dǐ)抗(kàng)力(lì)，在(zài)各(gè)种(zhǒng)严(yán)酷(kù)环(huán)境(jìng)下(xià)持(chí)续(xù)发(fā)挥(huī)作(zuò)用(yòng)。

“坚(jiān)韧(rèn)皮(pí)肤(fū)”防(fáng)覆(fù)冰(bīng)表(biǎo)面(miàn)的(de)适(shì)用(yòng)性(xìng)和(hé)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(tōng)过(guò)模(mó)拟(nǐ)皮(pí)肤(fū)的(de)自(zì)然(rán)应(yīng)力(lì)响(xiǎng)应(yīng)机(jī)制(zhì)，这(zhè)项(xiàng)技(jì)术(shù)有(yǒu)效(xiào)的(de)减(jiǎn)少(shǎo)了(le)覆(fù)冰(bīng)，为(wèi)设(shè)备(bèi)提(tí)供(gōng)了(le)长(zhǎng)期(qī)、可(kě)靠(kào)的防护。该技术有望在更(gèng)多(duō)行(xíng)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。

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