【48812】西南科大李国强团队ACS Nano：用于高效防除冰的仿白车轴草超低冰粘附外表

时间: 2024-05-19 18:35:29 |   作者: 云开平台

  风力发电在国家动力系统中占了重要位置，但是风机在冰冷和高湿环境下继续运行时，叶片不可避免地会发生覆冰现象，对机组的发电功率和惯例运用的寿数形成晦气影响。传统的风机叶片除冰办法有机械除冰、化学除冰、热力除冰等，但这些除冰技能存在环境污染、功率低、能耗高级缺陷。近年来，跟着防/除冰技能的展开，超疏水外表因其杰出的拒水性越来越受研讨者们喜爱。但是，液滴在低温下易渗透到微结构内部，添加冰粘附强度，按捺超疏水外表的防/除冰功能。此外，超疏水外表的耐磨性遍及较差，约束了其在防/除冰范畴的实践使用。因而，规划在极点冰冷和湿润环境中具有超低冰粘附强度和杰出机械耐久性的外表充溢应战。

  针对以上问题，团队受白车轴草启示，通过飞秒激光直写微纳加工技能与水热处理技能，规划了仿白车轴草周期性微纳结构疏冰外表（ISAl）。该外表由周期性微坑阵列、微团状及密布纳米片状结构组成，展现出优异的静/动态防冰作用，其静态防冰时刻长达2832 s，且在杂乱极点环境下的防霜时刻长达5 h。该外表在运动状况下显示出高效除冰作用，其冰粘附强度低至1.60 kPa。一起，凹坑结构赋予了该外表优异的机械耐久性，通过15次结冰/除冰循环后，外表仍为超疏水状况，且冰粘附强度小于6 kPa。

  该研讨结合前沿的仿生学理念，提出了新的周期性分层结构疏冰理论和新办法，处理了极点冰冷、高湿和运动状况下的高效防/除冰问题，推动了我国风机叶片防/除冰范畴的展开，相关效果亦可拓宽使用于飞机防/除冰范畴，对我国风电、航空、航天等范畴的加快速度进行展开具有极端严重战略意义。评定人对该作业给予充分肯定：“受白车轴草微纳米结构和低外表能赋予其优异的疏水耐寒性的启示，所规划的结构为风力发电机叶片的有用防/除冰供给了新的战略。”

  西南科技大学微纳仿生制作团队简介：团队成立于2017年，秉持“谨慎、高效、杰出、立异”的科研精力，坚持“认同理念、遵守办理”的底子准则，实施“科学、协作、杰出”的运作和办理机制。自成立以来，团队致力于航空航天要害构件防/除冰的基础研讨与使用开发。团队前期展开了一系列基础研讨，宣布了包含具有不对称孔隙率和减阻特性的高功能马兰戈尼水凝胶转子（Nat. Commun., 2023, 14, 1, 1928），水平振动模式高功能微滴定向驱动（Adv. Mater., 2020, 2005039），飞秒激光诱导蘑菇头状微柱超快自成长（Nano Lett., 2021, 21, 9301-9309），用于混合液滴定向弹跳的歪斜阶梯蘑菇头状微柱外表（Chem. Eng. J., 2023, 472, 144949），受蚊眼启示的激光织构化仿生多功能玻璃（Chem. Eng. J., 2021, 416, 129113）等20余篇高水平学术论文。这些具有前瞻性和创造性的研讨效果在霸占高效防/除冰技能难题方面发挥了重要作用。

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