凝聚态物理 > 软凝聚态物理
[提交于 2018年9月3日
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标题: 赋予基底柔韧性以实现防冰性
标题: Imparting icephobicity with substrate flexibility
摘要: 冰的积聚会妨碍地面和空中的基础设施性能,并对其安全构成威胁。 以前,合理设计的超疏水表面已显示出作为被动手段减轻冰沉积的一些潜力;然而,迫切需要进一步研究能够减少过冷液滴的侵入和接触时间的材料解决方案,并且还能排斥在表面接触时冻结的液滴。 在这里,我们展示了基底柔韧性和表面纳米纹理的协同效应,以增强防冰性和粘性液滴的排斥性。 我们首先研究了增加粘度对侵入阻力和撞击后液滴-基底接触时间的影响。 然后我们检查了液滴部分固化对回弹的影响,并通过将过冷水滴撞击到含有冰成核促进剂的柔性及刚性表面上来模拟更具挑战性的结冰条件。 我们展示了一种被动机制,在这种情况下,部分固化发生得比自然液滴振荡快得多,该机制不依赖于将液滴表面能转化为动能。 使用基于能量的模型,我们发现了一种此前未被探索的机制,其中基底振荡和速度控制回弹过程,低面积密度和中等刚度的基底有助于有效吸收入射液滴的动能并将其重新导向,使液滴能够克服粘附力和重力,从而回弹。 这一机制适用于各种粘度的液滴,从低粘度到高粘度流体甚至冰浆,这些液滴不会从刚性超疏水基底上回弹。
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