Hierarchically Homo‐Heterogeneous Structured Surface Promoting Effective Cassie Ice Formation for Highly Efficient Anti‐/Deicing

材料科学 航空航天 结冰 微观结构 限制 纳米技术 冰的形成 粘附 霜冻(温度) 复合材料 湿度 航空航天工程 铅(地质) 曲面(拓扑) 机械工程 风速
作者
Qin Zeng,Yuan Wang,Yanyan Yang,Guoqiang Li,Zehang Cui,Yuegan Song,Shun Liu,Xiaopeng Wang,Yingzi Zhou,Kai Yin
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (40)
标识
DOI:10.1002/adfm.202528989
摘要

ABSTRACT Superhydrophobic surfaces are prone to ice‐pinning under low‐temperature and high‐humidity conditions, severely restricting their aerospace applications. Cassie ice formation has been shown to delay freezing and significantly reduce ice adhesion strength. However, existing strategies cannot simultaneously facilitate condensate drainage within the microstructure and suppress droplet infiltration, thereby limiting effective Cassie ice formation. To address this challenge, a hierarchically homo‐heterogeneous structured surface featuring dimpled submillimeter pillars surrounded by micropits (DSP‐MP) was developed. The hierarchical structure suppresses droplet infiltration, prevents condensate film formation during icing, and facilitates the outward removal of melting frost during deicing. This design maintains dynamically stable air pockets throughout the entire icing‐deicing cycle, enabling effective Cassie ice formation. Consequently, the DSP‐MP surface delivers exceptional anti‐/deicing performance, including a prolonged icing delay time of 3552 s, an ultralow ice adhesion strength of 1.8 kPa, ice removal at a 10° inclination or under a wind speed of 48 m s − 1 , and efficient anti‐icing and wind‐driven deicing capabilities under varying humidity conditions. These findings provide theoretical and technological support for promoting effective Cassie ice formation under harsh conditions and offer new insights into the design of passive anti‐/deicing systems for aerospace applications.
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