引用格式：
Zeng, D.; Li, Y.; Liu, H.; Yang, Y.; Peng, L.; Zhu, C.; Zhao, N. Superhydrophobic Coating Induced Anti-Icing and Deicing Characteristics of an Airfoil. Colloids Surf. Physicochem. Eng. Asp. 2023, 660.
飞机结冰严重威胁着飞行安全。目前广泛应用的电热防冰除冰技术能耗高、性能差。仿生超疏水表面具有抗结冰的潜力，可与电加热技术相结合，实现节能增效。在前期的研究中，我们开发了一种具有机械化学鲁棒性的飞机防冰超疏水涂层，并证明了其优异的防冰性能。本研究将该涂层与石墨烯电加热器相结合，形成一个耦合系统，通过冰风洞试验，探索其在航空条件下的防冰效果。结果表明，该涂层显著提高了防冰性能，使覆冰过程延迟10s，与单独使用石墨烯加热相比，防冰能耗节省21%，除冰效率提高250%。当涂层保护面积达到30%弦长时，可达到“干”防冰状态，该耦合系统与导线加热相比节能60%。此外，“蜂窝结构”涂层的防冰效果较好，“岛状结构”涂层的防冰稳定性较强。涂层的疏水性受高速液滴冲击的影响较小，因此在主动防冰模式下具有较长的寿命。该研究为解决飞机结冰问题提供了新的思路。
图4. (a)石墨烯加热组件和（b）皮肤样品。
图5. 用于在零下温度下测试疏水性的装置示意图。
图7. 液滴结冰过程。
本文将超疏水涂层与石墨烯电加热器技术相结合，形成一个耦合的防/除冰系统，通过IWT试验研究了涂层对防/除冰性能的影响。结果表明：（1）在被动防冰中，超疏水表面的防冰效果不明显。在结冰初期，它可以延缓结冰10s左右。后期，由于高湿低温环境和高速水滴的影响，仍然会发生润湿和冻结，但可以略微减少积冰量;（2）主动防冰时，超疏水表面上的水滴具有良好的流动性，短时换热需要较少的防冰能耗。在热密度为0.98W/cm2时可达到无冰状态，表面温度低至6℃，比单独使用石墨烯加热可节省21%的能耗，比单独使用导线加热可节省60%的能耗;（3）在除冰中，优良的水-超疏水表面的排斥性质和由冰融化成水聚集体所释放的表面能促进了界面的“润滑”效果和抗渗性能，除冰率提高250%;（4）超疏水涂层可有效降低回流水。（5）主动防冰模式对涂层憎水性影响不大，“蜂窝结构”涂层的防冰/除冰性能较好，而具有坚固“岛状结构”的FP-1涂层的防冰稳定性较好。研究可为超疏水涂层在防冰/除冰领域的应用提供参考。在未来的工作中，可以对行波管的测试条件和石墨烯组分的优化进行进一步的研究。
相应的成果以“Superhydrophobic coating induced anti-icing and deicing characteristics of an airfoil”为题发表在Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects上，文章通讯作者为李勇教授和曾丹老师。
中国民用航空飞行学院何强教授团队依托高高原航空安全验证实验室与四川省全电通航飞行器关键技术工程研究中心等省重平台，主要研究方向为表面防除冰，航空橡胶密封等。欢迎相关文献投稿，交流合作。
投稿邮箱：aystar@cafuc.edu.cn
【声明】版权归原作者所有，部分资料可能来源于网络，由于水平有限难免出现偏差，感兴趣者可点击左下角阅读原文，感谢您的支持和关注。欢迎您提出宝贵建议，任何事宜请联系后台管理员。投稿及合作请发邮箱或者扫描上方二维码。
