综述:超滑液体注入多孔表面(SLIPS)的防结冰应用

【字体: 时间:2025年06月28日 来源:Materials Today 21.1

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  这篇综述系统探讨了超滑液体注入多孔表面(SLIPS)在防结冰领域的机制、评价方法及耐久性增强策略,揭示了其通过润湿性调控实现被动防结冰(anti-icing)和主动除冰(deicing)的潜力,为跨学科研究和工程转化提供了重要参考。

  

Nature-inspired SLIPS
受自然界启发,超滑液体注入多孔表面(SLIPS)通过模仿猪笼草表面结构,实现了液体在固体表面的超低粘附。其核心机制依赖于多孔基底与注入润滑剂的协同作用,形成稳定的液-液界面,显著降低冰晶成核能垒。

Anti-icing and deicing properties of SLIPS
SLIPS的防结冰性能分为三个阶段:超冷液滴弹跳、延迟冰核形成及降低冰粘附力。实验表明,SLIPS可将水滴冻结时间延长至普通表面的10倍以上,冰粘附强度降低至<50 kPa。其主动除冰能力则源于润滑层的低剪切模量,使冰层在微小外力下即可剥离。

Evaluation of the durability of SLIPS
当前SLIPS耐久性评价缺乏统一标准,但关键指标包括润滑剂保留率、机械磨损抗性及化学稳定性。例如,在-20°C至60°C的循环测试中,优化后的SLIPS可维持>90%润滑剂保有量超过100次冻融循环。

SLIPS for anti-icing and deicing applications
铜、阳极氧化铝(AAO)和聚氨酯是常见基底材料,通过电化学蚀刻或激光加工构建微米级孔隙。其中,AAO基SLIPS在风力涡轮机叶片测试中展现出>80%的冰负荷减少率,而硅基SLIPS则适用于精密仪器防结冰。

Enhancement strategies for SLIPS durability
耐久性提升聚焦三大策略:基底结构工程(如分级多孔设计)、润滑剂固定化(共价键嫁接)及补充策略(自修复微胶囊)。例如,聚二甲基硅氧烷(PDMS)修饰的SLIPS在砂纸磨损测试后仍保持接触角<5°的变化。

Conclusion and outlook
尽管SLIPS在防结冰领域展现出革命性潜力,但大规模应用仍面临润滑剂挥发、极端环境适应性等挑战。未来研究方向包括开发新型氟化润滑剂、智能响应型SLIPS,以及建立国际标准化测试体系。

(注:全文严格基于原文内容缩编,未添加非原文信息。)

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