具有卓越机械耐久性和长期防冰性能的盔甲保护超滑表面
编号:62
访问权限:仅限参会人
更新:2025-03-28 16:24:39 浏览:22次
口头报告
摘要
众所周知,结冰是自然界的一种常见现象,但低温条件下结冰给工业设施的正常运行和人们的日常生活带来了诸多挑战。例如在机械工程和航空航天等领域,关键部件表面结冰不仅会缩短设备寿命,还会导致大量能源损失和设备运行效率低下。而目前的防冰策略主要分为主动和被动两种:主动除冰通常借助电加热、机械振动或化学试剂喷涂的方式来进行除冰,但其能耗高、环境污染大、操作复杂限制了其实际应用。相比之下,被动防冰策略通过采用表面工程技术来减少冰的附着并延长结冰延迟时间,因其卓越的防冰性能而受到广泛关注。然而,现有的被动防冰方法在机械耐久性和长期稳定性方面仍面临巨大挑战。因此,开发一种持久有效的防冰策略就显得尤为重要。
针对这一挑战,我们受蜂巢结构和猪笼草内壁的启发,结合飞秒激光加工、疏水纳米粒子涂层喷涂及硅油填充,构建了一种“盔甲”保护的注入液体多孔润滑表面(A-SLIPS)。该表面具有极低的滚动角(SA<2.5°),能够使蛋黄、咖啡、可乐和牛奶等多种液体轻松地滑落,展现出卓越的防污性能。此外,A-SLIPS 实现了超低冰粘附强度(<10 kPa),较裸基底(700 kPa)降低约 70 倍,同时将结冰延迟时间大幅延长至 369 秒,是裸基底(7 秒)的 52 倍。更重要的是,A-SLIPS 具备优异的机械耐久性,即使经历 100 次刀片线性磨损或砂纸磨损、高频振荡以及高速气流冲击后,仍保持出色的防冰性能(<20 kPa)。此外,在外部补充润滑液的情况下,A-SLIPS可几乎完全恢复其防冰性能,在经过500次磨损循环并补充少量润滑液后,冰粘附强度仍维持在10 kPa左右,展现出卓越的稳定性与耐用性。总的来说,本研究提出了一种构建兼具优异防冰和防污性能的耐用超滑表面的新型方法,在工业领域具有广阔的应用前景。
发表评论