喷涂法诱导表面高拉普拉斯压力用于制备稳定的Cassie-Baxter超疏水防冰表面
编号:409
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更新:2026-04-03 09:48:00 浏览:21次
口头报告
摘要
超疏水表面(SHSs)因其优异的疏水特性,在防结冰领域展现出广阔的应用前景。然而,在低温环境下,液体易渗入表面粗糙结构内部,导致 Cassie–Baxter 状态失稳,从而削弱其防结冰性能。针对这一问题,本文受酢浆草(Oxalis corniculata L.)表面结构启发,提出了一种可规模化实施的喷涂工程策略,通过调控 ZIF-67 纳米填料的形貌来实现拉普拉斯压力调节,从而提升表面的润湿稳定性。本研究发现,将传统三维颗粒转变为二维片状结构后,喷涂过程中可形成更为疏松且层级分明的堆积形貌。这种形貌调控有效缩小了表面纹理特征间距,提高了涂层局部拉普拉斯压力,最高可达 500.3 Pa。由此构建的表面微纳结构能够显著抑制低温条件下液体向粗糙结构内部渗透,从而增强 Cassie–Baxter 状态的稳定性。性能测试表明,优化后的涂层具有优异的抗冰与防护性能,其冻结延迟时间达到 514.97 s,冰附着强度低至 25.7 kPa,并表现出良好的耐腐蚀性能。尽管该喷涂表面的拉普拉斯压力低于激光刻蚀的金属超疏水表面,但其在低温环境下能表现出更优异的接触角稳定性。这主要归因于其分级孔隙结构降低了界面热传递效率,并增强了界面空气滞留能力。综上所述,本研究基于喷涂构筑的拉普拉斯压力调控策略为开发兼具实用性、可扩展性和耐久性的疏冰涂层提供了一种有效途径。
关键字
超疏水表面,抗冰性,拉普拉斯压力,喷涂涂层,松弛时间分布
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