耐久性双凹角结构液体注入防雾防霜自清洁表面的设计与应用

本文创新性地提出了一种集成双凹角微结构（doubly reentrant microstructures）与功能纳米涂层的液体注入表面（SLIDRS），通过增强润滑剂机械锚定力，显著提升了在静态倾斜（0°-90°）和动态雨蚀（0.3 in./h）条件下的润滑剂保留性能（静态稳定性提升17%，动态抗侵蚀性提高37%）。该设计解决了传统SLIPS润滑剂易流失的瓶颈，兼具被动防雾/防霜（-5°C下覆盖减少80%）和主动电热除冰功能（集成液态金属电极LMEs，透光率>85%），为航空航天风挡、光伏面板等极端环境应用提供了突破性解决方案。

　　

亮点

本研究开发的SLIDRS通过独特的双凹角层级结构（hierarchical doubly reentrant microstructures）产生强钉扎效应，在1000 rpm旋转测试中仅损失20%润滑剂，较传统微柱阵列（SLIMPS）展现出革命性突破。

润滑剂保留性能

静态测试显示SLIDRS在90°倾斜时仍保持完整润滑层（图2a），而动态雨蚀实验中其质量损失率比SLIMPS低37%。机理分析表明，双凹角几何通过三相接触线（TCL）的非连续运动产生毛细管锁效应，有效抑制润湿脊（wetting ridges）形成。

结论

SLIDRS@LMEs复合系统将被动防护（80%防雾效率）与主动电热除冰结合，透光率>85%，成功应用于曲面护目镜。这种"机械锚定+纳米涂层"协同策略为极地太阳能阵列、智能汽车光学器件等场景提供了长效表面技术方案。