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Xuan S, Yin H, Li G, et al. Femtosecond Laser Composite Manufacturing Double Bionic Micro-Nano Structure for Efficient Photothermal Anti-Icing/Deicing[J]. Materials Horizons, 2024.
太阳能防冰/除冰(SADI)策略代表了一种有效除冰的环保方法。然而，光热材料的广泛使用可能会对财务业绩产生负面影响。因此，提高光的利用效率，特别是通过优化设计低含量光热材料的结构，迅速成为研究的焦点。这项研究成功开发了一种新型的双仿生微纳结构光热薄膜（MNHF），该材料以其卓越的光热转换效率和超低的冰附着强度，在光热除冰/防冰领域展现出巨大潜力。受复眼抗反射微纳结构和北极熊毛发中空隔热结构的启发，我们提出了仿生微纳中空膜的设计新策略。MNHF是使用飞秒激光烧蚀和模板转移技术相结合的复合制造工艺制造的。理论模拟和实验验证了该结构显著提高了光热转换效率和热辐射能力。与平面膜相比，MNHF光热转换效率提高了45.85%。在1.5太阳下，MNHF的平衡温度可达73.8℃。此外，即使经过10次冰除冰循环，MNHF的冰粘附强度仍保持在1.8±0.3 kPa。此外，MNHF优异的机械稳定性、耐化学性和自清洁能力使其实际应用成为可能。这种创新的结构为设计具有成本效益和坚固耐用的飞机机翼光热防冰/除冰表面铺平了道路。
图5. 抗机械磨损的超坚固性。(a)冰除冰循环对冰附着强度的影响。(b)冰除循环对CAs和sa的影响。(c) MNHF表面冰在外力作用下形成多尺度裂纹示意图。(d)一个弯扭循环示意图。(e)弯曲-扭转循环对平衡温度的影响。(f)弯曲-扭转周期对ca的影响。(g)弯扭循环对冰黏附强度的影响。(h)一个磨损周期说明。(i)磨损循环对CAs的影响。
图6. MNHF的稳定性。(a)一个胶带剥离周期示意图。(b)胶带剥离周期对ca的影响。(c) 500次剥离循环前后MNHF表面水射流的偏转情况。(d)胶带剥离周期对Da的影响。(e) MNHF表面浸在不同ph溶液中的光学图像。(f) MNHF浸在不同溶液中不同时间后的CAs变化。(g)自清洗周期1、5、10次后的光学图像和水接触角图像。(h)与其他同类工作相比，MNHF光热防冰除冰性能雷达图。
https://doi.org/10.1039/D4MH00500G
相应的成果以“Femtosecond Laser Composite Manufacturing Double Bionic Micro-Nano Structure for Efficient Photothermal Anti-Icing/Deicing. ”为题发表在Materials Horizons上，西南科技大学李国强教授为通讯作者。
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。
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