超疏水防/除冰材料的基礎理論和制備技術研究進展

劉明明，侯媛媛，陳唐建，吳永玲，鄭宏宇

(1.山東理工大學機械學院激光高端制造研究中心，山東 淄博 255000；2.淄博正華助劑股份有限公司，山東 淄博 255422)

0 前 言

冰、雪、霜是普遍存在的自然現象，然而材料表面覆冰會導致設備性能和運行效率降低，給日常生活和生產帶來諸多不便，甚至會威脅到人類的生活生產安全[1-3]。例如，飛機在極端環境下執行任務時，在其機翼和尾翼翼緣位置容易結冰，導致機翼表面粗糙度和飛行阻力增大，改變飛行氣動性能，嚴重時會導致飛行器失穩而墜毀[4，5]；軌道或高速道路結冰，容易導致列車車速失控而造成交通事故，其事故發生率和傷亡率分別高達84%和75%[6-8]；遠距離輸電線路、桿塔、絕緣子等主設備表面覆冰，會導致機械部件受力超過限值而發生閃絡跳閘和線路斷線，從而導致輸電阻塞和大面積停電[9]；風力發電機葉片結冰，會產生功率損失、機械故障、覆冰拋落等問題，造成風力發電機安全運行的嚴重隱患[10，11]。因此，抑制結冰和高效除冰成為實際工程應用領域和材料界面科學領域亟待解決的難題，在日常生活、工業生產、國防軍工等領域具有重要的經濟效益和社會效益。

傳統的防/除冰技術技術分為兩大類:主動防除技術和被動防除冰技術[12，13]。主動防/除冰技術主要是通過借助機械外力、熱量和化學方法提高材料表面難結冰和易除冰的特性，其中包括化學除冰、電熱防/除冰、機械除冰、氣熱防冰等技術。例如，通過噴灑氯化鈉等化學物質以降低冰點，使得積雪/冰融化，從而達到除冰和防止結冰的目的，該技術防除冰效率較低，同時氯化鈉的大量使用會造成金屬設備腐蝕[14]；……