An energy-free strategy to elevate anti-icing performance of superhydrophobic materials through interfacial airflow manipulation

结冰 成核 材料科学 气流 接触角 超疏水涂料 纳米技术 表面能 航空航天工程 复合材料 机械工程 气象学 工程类 化学 物理 有机化学
作者
Jiawei Jiang,Yizhou Shen,Yangjiangshan Xu,Zhen Wang,Jie Tao,Senyun Liu,Weilan Liu,Haifeng Chen
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1): 777-777 被引量:76
标识
DOI:10.1038/s41467-024-45078-5
摘要

Superhydrophobic surfaces demonstrate excellent anti-icing performance under static conditions. However, they show a marked decrease in icing time under real flight conditions. Here we develop an anti-icing strategy using ubiquitous wind field to improve the anti-icing efficiency of superhydrophobic surfaces during flight. We find that the icing mass on hierarchical superhydrophobic surface with a microstructure angle of 30° is at least 40% lower than that on the conventional superhydrophobic plate, which is attributed to the combined effects of microdroplet flow upwelling induced by interfacial airflow and microdroplet ejection driven by superhydrophobic characteristic. Meanwhile, the disordered arrangement of water molecules induced by the specific 30° angle also raises the energy barriers required for nucleation, resulting in an inhibition of the nucleation process. This strategy of microdroplet movement manipulation induced by interfacial airflow is expected to break through the anti-icing limitation of conventional superhydrophobic materials in service conditions and can further reduce the risk of icing on the aircraft surface.
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