分子动力学模拟和实验验证纳米级滴滴湿和OTS自组装单层的抗结冰性能
Junwei Qin1, Wenrui Wang1, Shuming Du2
1School of Mechanical Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China.
Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids
|December 17, 2025
概括
在SiO2基板上的八甲基三化 (OTS) 自组装单层 (SAM) 具有增强的疏水性和低摩擦性. 这些OTS SAM涂料具有显著的抗结冰和脱冰能力,对于高海拔工程应用至关重要.
科学领域:
- 表面科学与工程 表面科学与工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 疏水涂层对于防止表面形成冰层至关重要.
- 自组装单层 (SAM) 提供可调整的表面特性.
- 八甲基三西兰 (OTS) 是一种常见的材料,用于在二氧化上制造疏水性SAM.
研究的目的:
- 研究OTS SAM涂层在SiO2基板上的性能.
- 了解OTS覆盖密度和表面特性之间的关系.
- 评估OTS SAMs的抗结冰和脱冰能力.
主要方法:
- 用分子动力学 (MD) 模拟来研究分子包装,可湿性和滴滴动力学.
- 在OTS涂层的风力轮机叶片复合样本上进行了实验验证.
- 进行了接触角测量,滚动摩擦测试和冰/脱冰实验.
主要成果:
- 单层厚度和接触角度随着OTS覆盖密度的增加而增加.
- 表面粗度在特定的覆盖密度达到峰值,影响接触角度.
- 与裸体SiO2.2相比,OTS涂层显著延迟了冰结和减少了冰粘附时间.
- 滴滴滚动摩擦随着速度的增加而减少,在更高的覆盖面上观察到滴滴跳跃.
结论:
- OTS SAMs提供了卓越的疏水性和低表面能量.
- 涂层具有出色的抗结冰和脱冰性能.
- 在高海拔工程和防冰领域,OTS SAM 具有很大的应用潜力.
