“坚韧皮肤”技术为解决覆冰问题提供全新思路

表(biǎo)面(miàn)结(jié)冰(bīng)问(wèn)题(tí)长(zhǎng)期(qī)困(kùn)扰(rǎo)着(zhe)众(zhòng)多(duō)行(xíng)业(yè)，从(cóng)飞(fēi)机(jī)机(jī)翼(yì)、风(fēng)力(lì)发(fā)电(diàn)机(jī)叶(yè)片(piàn)到(dào)高(gāo)压(yā)电(diàn)线(xiàn)，覆(fù)冰(bīng)都(dōu)会(huì)干(gàn)扰(rǎo)其(qí)正(zhèng)常(cháng)运(yùn)行(xíng)，甚(shén)至(zhì)引(yǐn)发(fā)设(shè)备(bèi)损(sǔn)坏(huài)。尽(jǐn)管(guǎn)传(chuán)统防覆冰方法在一定程度上能防止冰雪积聚，但涂层易损、极端天气下效果减弱等弊端仍难以避免。

近期，《国家科学评论》在线发表了电子科(kē)技(jì)大(dà)学(xué)材(cái)料(liào)表(biǎo)面(miàn)科(kē)学(xué)中(zhōng)心(xīn)博士生杨邱程、邓旭教授和杨金龙副研究员的成果，该研究借鉴人类皮肤的自然结构，创新性地研发出了一种名为“坚韧皮肤防覆冰表面”的新型防冰技术。

人类皮肤的内部结构是柔软的真皮和皮下组织，而外面有一层保护性的硬质表皮。当皮肤受到外力时，表皮会变形，形成褶皱，帮助皮肤更好地应对压力。研究人员通过模仿这一自然现象，设计出了一种具有类似“皮肤”结构的防覆冰表面。通过将薄而坚硬的表面薄膜与柔软基底结合，在覆冰时诱发表面不稳定性，从而使硬质表层因界面失稳而产生皱褶，形成微小裂缝，这些裂缝削弱了冰与表面的连接，使得覆冰更易被剥离，降低了除冰的难度和能耗。

基于多尺度褶皱的耐用防覆冰材料设计策略和效果

研究人员深入探讨了该表面在(zài)两(liǎng)种(zhǒng)尺(chǐ)度(dù)上(shàng)的(de)防(fáng)覆(fù)冰(bīng)机(jī)制(zhì)，并(bìng)提(tí)出(chū)了(le)大(dà)皱(zhòu)纹(wén)与(yǔ)小(xiǎo)皱(zhòu)纹(wén)相(xiāng)结(jié)合(hé)的(de)设(shè)计(jì)策(cè)略(è)。大(dà)皱(zhòu)纹(wén)在(zài)覆(fù)冰(bīng)边(biān)缘(yuán)引(yǐn)发(fā)裂缝(fèng)，发(fā)挥(huī)“界(jiè)面(miàn)破(pò)裂(liè)”作(zuò)用(yòng)；小(xiǎo)皱(zhòu)纹(wén)则(zé)加(jiā)速(sù)裂(liè)缝(fèng)的(de)扩(kuò)展(zhǎn)，促(cù)使覆冰更容易完全脱落。通过这一设计，冰与基底的粘附力显著降低，覆冰能够在自身重力的作用下自动脱落，无需外力干预。

同时，得益于坚韧的表层材料设计，这种防覆冰表面不仅适用性强，而且耐用性卓越。它(tā)能(néng)长(zhǎng)期(qī)保持低覆冰力，对风雨、日晒等外部因素具有强大的抵抗力，在各种严酷环境下持续发挥作用。

“坚韧皮肤”防覆冰表面的适用性和耐候性

“坚韧皮肤”防覆冰技术为解决覆冰问题提供了全新思路。通过模拟皮肤的自然应力响应机制，这项技术有效的减少了覆冰，为设备提供了长期、可靠的防护。该技术有望在更多行业得到应用，助力解决覆冰积聚带来的诸多困扰，获得更持久、更高效的防护，确保在恶劣天气下的正常运行，减少因冰雪积聚造成的停工和损坏。

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A skin-inspired durable de-icing surface with boosting interfacial cracks. National Science Review. doi: 10.1093/nsr/nwaf005