模块不匹配引导的互锁微相分离,用于超滑性涂料中对断裂有反应的脱
Xiang Sun1, Yumeng Guo1, Changjian Fang1
1State Key Laboratory of Bioinspired Interfacial Materials Science, School of Chemistry, Beihang University, Beijing 100191, China.
ACS applied materials & interfaces
|November 20, 2025
概括
一种新型的抗破裂脱冰涂层利用模量不匹配来有效地去除冰. 这种超滑性涂层为各种应用提供了耐用,节能的抗结冰解决方案.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 表面化学 表面化学
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 积冰对基础设施和交通运输构成重大风险,特别是在恶劣的条件下.
- 传统的脱冰方法往往效率低下,耗费大量能源.
- 开发先进的抗结冰涂层对于安全性和可靠性至关重要.
研究的目的:
- 开发一种耐破裂的脱冰涂层,具有增强的除冰能力.
- 为了研究模块不匹配驱动的微相分离用于抗结冰的机制.
- 为机械适应性涂层建立一个可扩展和持久的设计框架.
主要方法:
- 通过调整聚甲基 (PDMS) 接种密度并加入油 (SO) 来制造超滑性 (MSU) 架构.
- 创建一个具有软PDMS/SO丰富和固SiOx丰富域的双连续网络.
- 冰的粘合强度,耐久性 (冰化/脱冰周期,浸水,磨损) 和冰去除动态的表征.
- 有限元分析以验证断裂反应机制.
主要成果:
- 优化的MSU-50涂层显示出极低的冰粘合强度 (∼4.5kPa).
- 在经过广泛的耐久性测试 (100 周期,30 天浸泡, 300 磨损周期) 后,涂层保持了性能.
- 在动态条件下,在76毫秒内实现了完全的重力驱动的除冰.
- 有限元分析证实了由于相互锁定的微相网络而增强的应力强度和微裂纹形成.
结论:
- 开发的耐破裂脱冰涂层有效利用模块不匹配,以实现高效的冰除层.
- 该MSU架构提供了一个可扩展,耐用和节能的抗结冰解决方案.
- 这项技术在航空航天,风力发电和冷区基础设施等领域具有重大应用潜力.
