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西南科技大学微纳仿生制造团队:具有温度响应切换的高耐久SLIPS表面用高效防除冰
作者:李国强  发布时间:2025-03-31    阅读次数:420

生活设施和公共基础设施表面冰的形成和积累会导致重大的经济和能源损失,甚至可能对人类安全构成风险。光滑液体注入多孔表面(SLIPS)因其延迟结冰、低冰附着力和自愈特性而成为防/除冰应用的有前景的候选者。然而,目前的方法受限于无法控制的润滑剂损失和微观结构损伤,这极大地阻碍了它们的广泛采用。因此,设计一种既能保持高效的防除冰性能,又具有优异的耐久性的SLIPS仍然是一项挑战。

针对以上难题,西南科技大学微纳仿生制造团队研究人员受荷叶微结构和猪笼草润滑层的启发,将前沿的仿生设计理念与尖端的超快激光微纳制造技术相结合,通过飞秒激光结合智能热响应聚合物转印法,制备了一种具有微锥复合微柱阵列结构(MCMA)的高耐用性SLIPS。MCMA可以通过反复分泌和吸收润滑液,根据温度条件改变其表面拒冰性能。令人印象深刻的是,它还展示了润滑剂的外部自我补充能力,从而即使在润滑剂耗尽的情况下也能恢复拒冰性。同时,由于其独特的复合微纳阵列结构和温度响应转换特性,MCMA具有良好的疏水性(接触角为142°,滚动角为9°)、理想静态结冰延迟时间(1033 s),低的冰粘附强度(2.51 kPa)。此外,MCMA还具有优秀的可重复使用性和机械/化学耐久性,在经过50次除冰循环和多次机械和化学耐久性测试后,其冰粘附强度保持在20 kPa以下。此外,MCMA的柔性特征使其能够与曲面结构完美契合,为设计具有稳定防/除冰性能的新材料提供了宝贵的见解。

相关工作以“Highly durable SLIPS with temperature-responsive switching for efficient anti-/deicing” 为题发表在国际高影响力期刊《Chemical Engineering Journal》(IF=13.4)。审稿人认为此项工作成功实现了智能温度响应材料与复合微纳结构的卓越结合,并展现出在出色的疏冰性能,在提升 SLIPS 耐久性方面作出了极具价值的探索,彰显出极高的创新性,在技术应用领域蕴含着极为广阔的前景。西南科技大学2022级机械专业硕士研究生葛育才为第一作者,李国强教授、余家欣教授和宋岳干副教授担任论文共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、四川省科技计划项目、结冰与防/除冰重点实验室开放基金、西南科技大学前沿项目、自然科学基金资助项目支持。





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