坚固的光热恐冰表面,具有多种生物灵感结构的机械耐用性
Maolin Zhou1, Lei Zhang1, Lieshuang Zhong1
1Key Laboratory of Bio-Inspired Smart Interfacial Science and Technology of Ministry of Education, School of Chemistry, Beihang University (BUAA), Beijing, 100191, P. R. China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|August 5, 2023
概括
研究人员开发了一种耐用,抗冰的表面,灵感来自于大自然. 这种光热超疏水表面有效地防止和去除冰,显示出对寒冷气候中的运输和电力系统的希望.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 表面工程是什么?表面工程是什么?
- 部落学 (tribology) 是一个学科.
背景情况:
- 光热超疏水表面为防冰和脱冰应用提供了潜力.
- 现有的表面往往缺乏机械耐用性和长期性能.
研究的目的:
- 开发一个强大而机械耐用的光热恐冰表面.
- 为了研究新型表面的抗结冰和脱冰性能.
主要方法:
- 微脊阵列 (MAHC) 的制造灵感来自蜂和仙人掌棘结构,使用激光层微型制造.
- 通过使用钢刀片进行线性磨损的机械耐用性测试.
- 评估排水性 (接触和滚动角),冰化延迟时间和光热脱冰效率.
- 在模拟的冰雨条件下,在曲面 (铜合金输电线) 上进行测试.
主要成果:
- 在200个磨损周期后,MAHC表现出优越的抗水性 (接触角度为150.7°,滚动角度为10.3°) 和稳定的结冰延迟 (578.2秒).
- 在401年实现了快速光热脱冰.
- 在曲的输电线路上观察到有效的抗结冰性能,在太阳光照明下,冷的雨在758秒内滑落.
- 生物蜂结构显著减少了微脊柱的压力,提高了机械耐用性.
结论:
- 开发的MAHC具有出色的机械耐用性,防水性和光热脱冰能力.
- 生物设计为创建坚固的抗结冰表面提供了一条途径.
- 该技术显示出在运输和在寒冷环境中运行的电力系统中的应用潜力.
