近日，西南科技大學制造過程測試技術教育部重點實驗室微納仿生制造團隊李國強教授與中國空氣動力研究與發展中心劉森云研究員、中南大學銀愷教授合作，設計出一種具有超低冰粘附強度的仿白車軸草結構高效疏冰表面（ISAl），并以“Trifolium repens L.-Like Periodic Micronano Structured Superhydrophobic Surface with Ultralow Ice Adhesion for Efficient Anti-Icing/Deicing”為題，發表于國際高影響力期刊《ACS Nano》（SCI一區，Nature Index期刊，IF：17.10）。該研究工作是團隊在ACS系列的重大突破，也是學校雙一流學科建設的階段性研究成果。西南科技大學博士生軒森森為論文第一作者，通訊作者為李國強教授，劉森云研究員以及銀愷教授。
風力發電在國家能源體系中占據重要地位，然而風機在寒冷和高濕環境下持續運行時，葉片不可避免地會產生覆冰現象，對機組的發電效率和使用壽命造成不利影響。傳統的風機葉片除冰方法有機械除冰、化學除冰、熱力除冰等，但這些除冰技術存在環境污染、效率低、能耗高等缺點。近年來，隨著防/除冰技術的發展，超疏水表面因其卓越的拒水性越來越受研究者們青睞。然而，液滴在低溫下易滲透到微結構內部，增加冰粘附強度，抑制超疏水表面的防/除冰性能。此外，超疏水表面的耐磨性普遍較差，限制了其在防/除冰領域的實際應用。因此，設計在極端寒冷和潮濕環境中具有超低冰粘附強度和卓越機械耐久性的表面充滿挑戰。
該研究結合前沿的仿生學理念，提出了新的周期性分層結構疏冰理論和新方法，解決了極端寒冷、高濕和運動狀態下的高效防/除冰問題，推動了我國風機葉片防/除冰領域的發展，相關成果亦可拓展應用于飛機防/除冰領域，對我國風電、航空、航天等領域的快速發展具有重要戰略意義。評審人對該工作給予充分肯定：“受白車軸草微納米結構和低表面能賦予其優異的疏水耐寒性的啟發，所設計的結構為風力發電機葉片的有效防/除冰提供了新的策略。”
西南科技大學微納仿生制造團隊簡介：團隊成立于2017年，秉持“嚴謹、高效、卓越、創新”的科研精神，堅持“認同理念、服從管理”的基本原則，實行“科學、協作、卓越”的運作和管理機制。自成立以來，團隊致力于航空航天關鍵構件防/除冰的基礎研究與應用開發。團隊前期開展了一系列基礎研究，發表了包括具有不對稱孔隙率和減阻特性的高性能馬蘭戈尼水凝膠轉子（Nat. Commun., 2023, 14, 1, 1928），水平振動模式高性能微滴定向驅動（Adv. Mater., 2020, 2005039），飛秒激光誘導蘑菇頭狀微柱超快自生長（Nano Lett., 2021, 21, 9301-9309），用于混合液滴定向彈跳的傾斜階梯蘑菇頭狀微柱表面（Chem. Eng. J., 2023, 472, 144949），受蚊眼啟發的激光織構化仿生多功能玻璃（Chem. Eng. J., 2021, 416, 129113）等20余篇高水平學術論文。這些具有前瞻性和創造性的研究成果在攻克高效防/除冰技術難題方面發揮了重要作用。
原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.3c07385
