第十五届全国表面工程青年学术会议

在复杂结冰环境下构筑兼具高效性与耐久性的防覆冰表面，是当前界面科学与工程领域的核心挑战。本报告从“动态冷凝液滴清除”与“静态极低冰粘附强度”两个维度，分享我们在冷凝调控与防覆冰策略上的设计思路。首先，针对冷凝初期微液滴难以移除的瓶颈，我们提出了一种基于电荷密度梯度的创新策略。通过在微纳米结构超疏水基底中引入非对称电荷分布，有效克服了微尺度液滴的界面粘附阻力，实现了持续、高效且不依赖重力的滴状冷凝液自移除，从而从源头上显著延迟了结冰进程。随后，针对极端环境下成冰后的脱附难题，受人类皮肤结构启发，我们研制了一种“韧性皮肤”除冰表面。该表面利用模量失配与多尺度结构的协同效应，通过引入宏/微双尺度增量裂纹萌生位点，诱导界面应力由“剪切”向“剥离”自发转化，成功将冰粘附强度降至10 kPa以下。我们系统揭示了电荷驱动下液滴的扫掠移除机制，并阐明了模量失配在调控冰粘附行为中的物理演变规律。这种整合了主动电荷驱动与被动应力转换的设计，在水收集、防雾及航空/电力等防除冰领域展现出广阔的应用前景，为开发高性能、普适性的防覆冰技术提供了新路径。