揭示鱼鳞降低冰黏附力的奥秘

作     者：王锋 刘思琪 肖森波 Bjørn Skallerud 张志良 何健英 Feng Wang;Siqi Liu;Senbo Xiao;Bjørn Skallerud;Zhiliang Zhang;Jianying He

作者机构：Department of Structural EngineeringNorwegian University of Science and Technology(NTNU)Trondheim 7491Norway Suzhou LaboratorySuzhou 215000China 

基　　金：support of the NANO2021 Project Dual-Functional Anti-Gas Hydrate Surfaces (DAndra,302348) the FRIPRO Project towards the Design of Super-Low Ice Adhesion Surfaces (SLICE,250990) the Norwegian Micro-and Nano-Fabrication Facility,Nor Fab (295864) 

出 版 物：《Science China Materials》 (中国科学（材料科学）（英文版）)

年 卷 期：2024年第67卷第6期

页      码：2016-2022页

摘      要：近几十年来,大量的研究文献表明,研究人员一直在探究静态表面特性(包括自由能、韧性和弹性)对疏冰性的影响.然而,对于动态表面特性在辅助除冰方面的理解非常有限.在本工作中,我们重点研究了北三文鱼表皮的冰黏附强度,并且观察到了有趣的各向异性的冰黏附行为.与顺着鱼鳞生长方向的冰黏附强度(353±95 kPa)相比,逆着鱼鳞生长方向的冰黏附强度(141±47 kPa)降低了60%.我们发现,鱼鳞在受到剪切力的过程中,会发生独特的结构演变,从而导致界面连续断裂,有利于降低冰的黏附性.研究发现,鱼鳞的张开和剥离能力(描述了鳞片在外力下与其下部鳞片和黏结物分离的趋势)可以调控冰的脱落.通过提高鱼鳞的张开和剥离能力,可以在鱼鳞上实现更低的冰黏附强度(66±15 kPa)和更为容易的除冰过程.由于鱼鳞具有出色的机械鲁棒性,这一发现为设计坚硬耐用的防覆冰表面提供了新的视角.

主 题 词：fish scale ice adhesion dynamic behaviors sequential rupture anti-icing 

学科分类：08[工学] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 

核心收录：

D　O　I：10.1007/s40843-024-2828-0

馆 藏 号：203127744...