多功能凝胶涂层/三维液体注入表面：抗结冰与滴状冷凝的双效突破

本文创新性地提出一种通过紫外辐射制备的凝胶涂层表面（gel-coated surface）及其衍生的三维液体注入表面（3-D LIS），解决了传统LIS在制备工艺、材料选择和耐久性方面的瓶颈。该表面展现出卓越的抗冰附着性能（冰黏附强度低至4.3 kPa）、优异的耐腐蚀性（电化学阻抗谱Nyquist图半径提高四个数量级）和冷凝强化能力（过冷5°C时冷凝效率提升59%），且具备高剪切应力（9000 rpm旋转）与极端pH条件下的耐久性，为能源、医疗及环境设备表面工程提供了低成本、高稳定性的解决方案。

　　

亮点

材料

用于表面制备的材料包括：乙醇（C₂H₅OH，99%，德国Merck）作为清洁剂，铝6061板（本地供应商提供）作为基底，硅油（CH₃[Si(CH₃)₂O]_nSi(CH₃)₃，99%，动态粘度5和1000 cSt，日本信越化学）分别作为润滑剂和可转化为聚合物凝胶基质的油相。去离子水（H₂O，纯化至电阻率18.2 MΩ）用于清洗过程。

表面表征

图4a–c展示了凝胶涂层表面的场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）结果，图4d为3-D LIS的测试结果。凝胶涂层表面具有纳米级凹凸结构介质（图4c蓝色虚线圆圈标注）。该特性形成于凝胶涂层样品表面，厚度为320 ± 41 μm（中国宇威传感系统公司，EC-770），起到类似海绵的作用，促进硅油的注入和吸收，并增强其稳定性。

结论

采用1000 cSt硅油覆盖经砂纸打磨的铝基底，随后进行60小时UV-C辐射诱导凝胶化和聚合（时间可根据灯具功率和位置调整）。将凝胶涂层表面浸入5 cSt硅油中，通过油相渗透凝胶基质形成3-D LIS。该方法成本低、流程简化，且避免了以往LIS制备技术中常见的有害或昂贵化学试剂。

接触角（CA）、接触角滞后（CAH）、衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）、FE-SEM和能量色散X射线光谱（EDS）被用于…