一种无能化策略,通过界面空气流操纵来提高超疏水性材料的抗结冰性能
Jiawei Jiang1, Yizhou Shen2, Yangjiangshan Xu1
1State Key Laboratory of Mechanics and Control for Aerospace Structures, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, No. 29 Yudao Street, Nanjing, 210016, China.
Nature communications
|January 26, 2024
概括
这项研究引入了一种使用风场的超疏水表面的新型防冰策略. 30°的微观结构角度通过操纵水滴的行为,在飞行过程中显著降低了冰块质量.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 航空航天工程 航空航天工程
- 表面化学 表面化学
背景情况:
- 超疏水表面具有优异的静态抗结冰性能.
- 在动态飞行条件下,它们的抗结冰效率显著下降.
研究的目的:
- 开发一种有效的防冰策略,用于使用风场在飞行过程中对超疏水表面进行防冰.
- 在现实服务条件下增强超疏水材料的抗结冰性能.
主要方法:
- 开发一个具有特定微观结构角度 (30°) 的等级性超水表面.
- 在模拟飞行条件下与界面空气流进行微滴行为调查.
- 对结冰质量减小和核化抑制机制的分析.
主要成果:
- 与传统表面相比,具有30°微观结构角度的层次超表面至少减少了40%的结冰质量.
- 观察到的减少归因于微滴流的上游和喷射.
- 水分子在30°角度的无序排列增加了核化能量障碍,抑制了冰核化.
结论:
- 拟议的策略有效地通过界面空气流来操纵微滴运动,克服了常规超材料在飞行中的局限性.
- 这种方法显著提高了抗结冰效率,并减少了飞机结冰的风险.


