仿斜纹夜蛾复眼结构的激光织构光热超疏水表面：长效抗结冰/除冰性能研究

针对传统抗结冰/除冰技术能耗高、污染大的问题，研究人员受斜纹夜蛾(Spodoptera litura)复眼结构启发，通过激光织构和PDMS化学修饰在1060铝合金表面构建了具有微米级六边形凹坑阵列和纳米颗粒的光热超疏水表面(MLS)。该表面实现了5.07-11.34%的低反射率和155°水接触角，通过光热-超疏水协同效应显著延迟液滴冻结时间并实现快速除冰，为高压输电线路等场景提供了环保高效的解决方案。

　　

在极端气候频发的背景下，高压输电线路等基础设施的结冰问题严重威胁能源安全。传统机械除冰和电加热技术存在能耗高、环境污染等问题，而单纯超疏水表面在低温高湿环境下仍会结冰。受斜纹夜蛾复眼独特的光热吸收结构启发，中国某高校团队在《Surface and Coatings Technology》发表研究，通过创新性表面工程解决了这一难题。

研究采用激光织构(Laser texturing)结合聚二甲基硅氧烷(PDMS)修饰的简易工艺，在1060铝合金表面构建了仿生微纳米复合结构。关键技术包括：1）多级激光加工形成深度>100μm的六边形凹坑阵列；2）原位生成纳米级熔融颗粒；3）PDMS化学修饰降低表面能。通过SEM、接触角测量仪(CA)和紫外-可见-近红外分光光度计等表征手段系统评估性能。

【表面形貌与化学成分】
扫描电镜(SEM)显示表面呈现规则六边形凸起结构（图2a），覆盖有菜花状微米结构（图2b-d）和纳米颗粒（图2e-f）。X射线光电子能谱(XPS)证实PDMS成功修饰，使表面能降至18.9 mN/m。

【润湿性与光热性能】
微纳米分级结构使水接触角(WCA)达155°，滚动角(RA)仅5°。独特的光陷阱效应将反射率压制至5.07-11.34%（400-1600 nm波段），在1 kW/m²
光照下升温达72.3°C，较抛光铝材提高47.6°C。

【抗结冰/除冰性能】
-25°C环境下，液滴冻结时间延迟至普通表面的6.3倍；
光照条件下冰层可在401秒内完全融化脱落，冰粘附强度降低83%；
耐久性测试（包括砂纸磨损、紫外老化和化学腐蚀）后仍保持WCA>150°。

【结论与意义】
该研究首次将昆虫复眼结构特征应用于金属表面工程，通过纯物理加工实现光热-超疏水双功能集成。相比传统纳米材料复合工艺，该方法避免使用有毒试剂且成本降低60%，为高压输电线路、风力发电机叶片等场景提供了可规模化应用的解决方案。特别值得注意的是，表面微纳米结构的多重光反射机制为后续光热材料设计提供了新思路，而PDMS修饰的稳定性突破了过去激光织构表面易氧化的瓶颈。研究团队Li Zhang等强调，这种"结构-功能一体化"设计策略可拓展至其他需要被动防冰与主动除冰协同的领域。