蒋静,唐桂华

(1.西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安; 2.西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室,710049,西安)

表面积冰影响输电线路、航天运输、风力涡轮、高速列车和冷却系统等的正常运行,严重时会引起重大灾难事故,甚至威胁生命财产安全。常规的除冰除霜方法主要包括物理法(机械剥离、加热融化)[1-2]和化学法(利用融雪剂等电解质溶液的依数性)[3],其中物理法能耗高且实施难,化学法具有一定的污染且不环保。因此,基于表面改性原理,设计防冰材料实现被动防冰是目前防冰研究的主流且具有重要的理论意义和实用价值。为实现高效被动防冰防霜,众多研究者致力于超疏水表面防冰应用的研究探索。冰与亲水表面接触属于传统固-固接触模型,而冰与超疏水表面接触属于固-气-固接触模型,超疏水表面通过低表面能修饰及微纳粗糙结构构建获得,微纳粗糙结构中填充的空气充当“气垫”绝热层,实现“气膜隔离”,从而延缓结冰。近年来,超疏水表面在防冰领域得到广泛应用[4-11],但在高湿度条件下超疏水表面会出现防冰失效问题[12-13],以猪笼草为原型的超滑表面被提出[14-17]。美国哈佛大学Aizenberg团队基于猪笼草利用瓶状叶光滑的叶边缘捕食昆虫的思路,于2011首次提出了液体灌注表面(LIS),而后又制备了易滑液体灌注多孔表面(SLIPS),即通过将润滑油灌注于微纳结构基底,制备动态油膜覆盖的超滑表面(ultra-slippery surfaces),如图1所示[14-15]。超滑表面“油膜隔离”是基于……