受猪笼草启发的多孔微腔低冰黏附防除冰表面

目的 提高光滑液体注入表面(SLIPS)的防/除冰耐用性。方法 将镍箔完全浸没在无水乙醇中,使用飞秒激光照射无水乙醇环境中的镍箔表面诱导出立体多孔纳米微腔阵列结构,并使用氟硅烷改性增加表面对硅油的亲和力,最后用50 cSt的硅油旋涂在改性后的表面上。通过扫描电镜和光学显微镜对立体多孔纳米微腔结构进行形貌分析,并通过延缓结冰试验、冰黏附强度测试和高温蒸发试验,分别评价该SLIPS的延缓结冰性能、冰黏附强度和防除冰耐用性。结果 在立体多孔纳米微腔结构的毛细作用下,具有亲油憎水性的立体多孔纳米微腔表面上的蒸馏水滴也会被钉扎。相比非结构化表面,该SLIPS将延缓结冰时间提升了2.8倍,同时,在低温高湿度环境中,实现了冷凝水的自去除。在80℃高温环境下的蒸发10 min后进行结冰/除冰操作,10个周期后,该SLIPS的接触角(θ_(CA))为110°,滑动角(θ_(SA))为8.5°,以及冰黏附强度参数(τ_(ice))为3.6 kPa。结论 利用飞秒激光加工无水乙醇环境中的镍箔表面生成的立体纳米多孔微腔阵列结构能够减少SLIPS表面的润滑剂损失,可有效提高防除冰SLIPS的耐用性。