磁驱动柔性超疏水表面性能研究

【作者】 毛雪瑞； 周李京； 陈奕屹； 肖旦丹；

【机构】 北京理工大学前沿交叉学院； 北京理工大学宇航学院飞行器控制系； 北京石油化工学院；

【摘要】 结冰是自然界常见现象。表面积冰会给道路、船舶、电网、和飞机等设施等带来多种安全问题。现有除冰方法可分为主动、被动或主被动混合三大类。主动防除冰方法如气动、电动加热,能耗高且易出现再结冰现象;被动防除冰方法如超疏水表面改性等容易遭到破坏,且持久性差;主被动结合方法往往结构复杂,成本高昂。本文研究一种基于磁性驱动的柔性超疏水表面材料及其独特的防除冰性能。依靠外界磁场的变化来改变磁性柔性表面材料的结构,从而体现其力学性质。通过电子显微镜拍摄材料微纳结构揭示喷涂的纳米级二氧化硅表面状况及其疏水特性。比较超疏水化表面,未超疏水化表面,和施加磁场变形后表面结构的力学性能,测量该表面在不同温度下对冰的粘附性能;测量其对静态水滴的接触角比较其浸润性;测试材料表面对不同雷诺数的水滴的反弹情况。并且考虑不同温度下微小尺度的过冷水滴在表面的结冰行为。结果发现材料相对于其他金属表面有较低的冰粘附力而且磁驱动机构变形后有着较高的接触角。在-10℃至-40℃温度区间内,对直径小于1mm的冻结的水滴有着良好的去除效果。更多还原