美国休斯顿大学研究人员日前开发出一种具有“磁性光滑表面”的新材料,可以用于任意表面防冰,且性能超过所有现有防冰材料,研究成果发表于《自然通讯》期刊。

结冰会造成许多危害,如飞机机翼结冰会引起飞机抖动,使飞机操纵变得困难,甚至坠机;电力线结冰会导致线缆崩断等。结冰现象是由于过冷水(温度低于0℃的液态水)滴接触到材料表面时发生润湿并凝结形成的。除冰的方法包括加热材料表面使冰融化、外力除冰、溶解除冰、或者在水接触到材料表面时不发生润湿和粘附,使冰无法在材料表面附着。此前认为具有不润湿的疏水表面具有很好的防冰效果,但是这些表面在较低温度下难以克服冰的高结合强度,效果有限且成本较高。

为了克服以上问题,休斯顿大学研究人员研制了一种叫做“磁性光滑表面”(MAGSS)的材料,材料内层是磁性涂层,外层是由悬浮的氧化铁纳米颗粒组成的磁流体层。当水滴接触到新材料表面,磁流体会有效阻挡水滴接触和润湿,使水滴滑落而防止结冰。

相较于目前防冰材料的-25℃最低工作温度,MAGSS材料可在-34℃下有效防冰,效果提升明显。研究团队计划开发喷涂的方式来涂覆这种新型防冰材料,未来将有望大幅提升飞机和能源设施的防冰性能。