超疏水表面防结冰结霜性能的研究进展.pdf

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1、超疏水表面防结冰结霜性能的研究进展／余春浩等·65·超疏水表面防结冰结霜性能的研究进展余春浩，宫敬，郝鹏飞，刘楠楠(1中国石油大学城市油气输配技术北京市重点实验室，北京102249；2清华大学航天航空学院，北京100084)摘要利用超疏水表面可以防止或减少金属表面结冰结霜，在制备防结冰结霜表面中得到了广泛深入地研究。超疏水表面一般是利用其自身表面的粗糙结构和低表面能来使得液滴无法在其表面长时间停留而获得超疏水性能，但是液滴在低温和大湿度以及液滴在高高度撞击超疏水表面条件下会使超疏水表面的抗结冰结霜性能明显降低。针对这种情况，综述了超疏水表面在这方面的进展来探讨提高其抗结冰结霜性能

2、的可能途径和方法。关键词超疏水防结冰防结霜低温高湿高高度中图分类号：TG174．4文献标识码：AProgressofAnti__icingandAnti--frostingPropertiesofSuperHydrophobicSurfaceYUChunhao，GONGJing，HAOPengfei，LIUNannan(1BeijingKeyLaboratoryofUrbanOilandGasDistributionTechnology，ChinaUniversityofPetroleum，Beijing102249；2SchoolofAerospace，TsinghuaUniv

3、ersity，Beijing100084)AbstractSuper-hydrophobicsurfaceisexpectedtOprotectthemetalsurfacefromicingorfrosting，thushasbeendeeplyinvestigatedinpreparingtheanti-icingandfrostingsurface．Thesuper-hydrophobicityisusuallyobtainedbyitsmicro-structureandlow-energysurfacetOletthewaterdropcantstaylongonthe

4、surface，howeversuchanti-icingandfrostingcapabilitywillreducewiththedecreaseoftemperatureofcoldsurfaces，theriseofhumidityandwa—terdropfromthehighattitude．Accordingtothissituation，thedevelopmentofsupe~hydrophobicsurfaceonsuchse—riousconditionarereviewed．Thenafurtherstudyshouldbemadeontheseprobl

5、emsinordertOimprovethecapabilityofanti—icingandfrosting．Keywordssuper-hydrophobicity，anti-icing，anti—frosting，lowtemperature，highhumidity，highattitude了冰的增长。但是最近的研究又表明，超疏水表面并不能持0引言久抗结冰：尤其是当超疏水表面遇到环境温度极低、湿度很20世纪7O年代，德国科学家发现露珠能够自由地从荷大以及液滴从很高的高度下落的情况时，超疏水表面抗结冰叶上滚落下来而提出了“荷叶效应”[1]。此后随着科学技术的情况并不是很理想

6、，有时甚至其表面一旦结冰更难除去。的发展(主要是各种精密的检测手段的出现)，研究人员通过现在，本文就低温、大湿度环境下和液滴在高高度下落的超SEM和ESEM等手段观察发现荷叶表面(其在ESEM下的疏水表面超疏水性能进行相关探讨和研究。照片如图1所示：(a)为低倍下的荷叶表面的SEM；(b)为高1超疏水抗结冰结霜的机理倍下的荷叶表面的SEM；(c)为荷叶背面的纳米结构)确实由许多微米级乳突构成，而这些微米结构的乳突上还存在着纳通常研究人员将液滴在固体表面上接触角大于150。、滚米结构，正是这种微纳米相间的阶层结构和表面蜡质层的共动角小于1O。的表面称为超疏水表面，同时将这种超疏水表

7、同作用赋予了荷叶表面超疏水特性[2]。随着人们对超疏水面所具有的自我清洁作用称为“自洁效应”[3]。研究表明，固表面的研究兴趣与日俱增，尤其是近年来雨雪冰冻灾害对输体表面获得超疏水特性主要取决于其表面的低表面能[4]和电通信电路、航空、航海或高铁运输造成的不同程度的损失，粗糙微结构，因此，获得超疏水特性的方法无非就是在固体更使人们加大了对超疏水表面防覆冰和抗结冰的研究力度。表面用低表面能物质修饰和制造粗糙微结构[5]。现研究的研究发现，与传统的融冰和除冰方法相比，超疏水技术的一超