自除冰材料

朱崇愷

天氣寒冷時，冰塊可以在任何材料表面形成并頑強地依附。每年的結冰事件都會給美國帶來數十億美元的損失，比如航空旅行的延誤、發電和輸電等基礎設施的損壞等。因此，尋找有效、耐用和環境穩定的除冰材料一直是個難題。

來自休斯敦大學的研究人員報告了一種新的物理學理論—應力局域化—他們用它來調整和預測新材料的性質。基于這些預測，研究人員在期刊《材料地平線》中報告說，他們已經創造了一種耐用的有機硅聚合物涂層，能夠從任何表面排斥冰。

?位于材料結冰表面的裂縫使得微風就可以吹落冰塊

休斯敦大學機械工程助理教授哈迪·加瑟米（Hadi Ghasemi）寫道：“我們開發了一種新的物理概念和相應的防冰材料，它具有極低的冰黏附性，同時具有長期的機械、化學和環境耐久性。”使用這種新理論，只需輸入我們想要的材料屬性，物理原理就能告訴我們需要合成哪些材料。這個概念也可用于預測具有極好抗菌性或其他所需特性的材料。

這種新材料利用了自身的塑性能量，當冰與材料接觸時，它會觸發結冰界面處微小的冰裂縫。這時只需要很小的力就會使裂縫擴大，例如，飛機表面的空氣流動就能觸發冰層的脫落。新材料可用作噴霧劑，用于任何材料表面。測試表明它不僅機械耐用且不受紫外線的影響—這一點對于面對日照的飛機而言是很重要的—但它不會改變飛機的空氣動力學性能。測試表明其效果可以持續10年以上，期間無需再次噴霧覆蓋。