風(fēng)力渦輪機(jī)葉片經(jīng)常被冰雪覆蓋，這不可避免地降低了其發(fā)電效率和使用壽命。近年來，超疏水表面因其在防冰/除冰方面的潛在價值而引起了廣泛關(guān)注。然而，超疏水表面在低溫下很容易從Cassie-Baxter轉(zhuǎn)變?yōu)閃enzel，限制了其廣泛應(yīng)用。
在此，西南科技大學(xué)Guoqiang Li，中國空氣動力研究開發(fā)中心Senyun Liu，中南大學(xué)Kai Yin受白三葉微納米結(jié)構(gòu)和低表面能所賦予的優(yōu)異耐水性和耐寒性的啟發(fā)，通過飛秒激光加工技術(shù)和沸水處理方法相結(jié)合，制備了一種新鮮結(jié)構(gòu)。
文章要點
1）所制備的疏冰表面鋁合金（ISAl）主要由周期性微坑陣列、不均勻微團(tuán)簇和不規(guī)則納米片組成。這種三尺度結(jié)構(gòu)極大地促進(jìn)了Cassie?Baxter態(tài)的穩(wěn)定性。 ISAl的臨界拉普拉斯壓力高達(dá)1437 Pa，0℃時表觀水接觸角（CA）高于150°。這兩個因素使其具有出色的防冰和除冰性能。
2）結(jié)果表明，靜態(tài)結(jié)冰延遲時間達(dá)到2577 s，冰附著強度僅為1.60 kPa。此外，在低溫和高相對濕度環(huán)境下測試了所提出的ISAl的防冰和除冰能力，以證明其有效性。 ISAl在極端環(huán)境下的動態(tài)防冰時間長達(dá)5小時，并且在水平旋轉(zhuǎn)運動時冰可以以34 r/min的速度快速落下。
3）最后，ISAl具有優(yōu)異的可重復(fù)使用性和機(jī)械耐久性，經(jīng)過15個循環(huán)的結(jié)冰-除冰測試后，冰附著強度仍然小于6 kPa，CA大于150°。所提出的結(jié)構(gòu)將為風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的有效防冰和除冰提供一種有前景的策略。
參考文獻(xiàn)
Sensen Xuan, et al, Trifolium repens L.-Like Periodic Micronano Structured Superhydrophobic Surface with Ultralow Ice Adhesion for Efficient Anti-Icing/Deicing, ACS Nano, 2023
DOI: 10.1021/acsnano.3c07385
https://doi.org/10.1021/acsnano.3c07385
