报道南京航空航天大学关于防冰材料的最新研究进展

▲第一作者：沈一洲；通讯作者：陶杰，陈忠；

毕业论文DOI：10.1016/j.pmatsci.2019.03.004

近日，南京航空航天大学原材料科学与技术学校沈一洲副研究员编写的题写“Icephobic materials: Fundamentals, performance evaluation, and applications”的长篇小说毕业论文在管理科学顶级期刊Progress in Materials Science （Impact Factor: 23.75）上线上发布。Progress in Materials Science 年平均出版发行 6-8 期，每刊物出毕业论文 1-6 篇，由刊物杂志社编辑邀稿，专业刊登管理科学行业关键进度的学术研究文章内容，该毕业论文第一作者是沈一洲副研究员，一同创作者有南京航空航天大学的朱春玲专家教授、马来西亚南洋理工大学武兴华博士研究生、福州大学赖跃坤专家教授、通讯作者为南京航空航天大学的陶杰专家教授、南洋理工大学的陈忠专家教授。该毕业论文系统化讲解了南京航空航天大学、福州大学及其马来西亚南洋理工大学在飞机场防结冻原材料科学研究层面获得的一系列基础知识和运用研究成果，并表明了飞机场防结冻原材料研究室面临的挑战与机会。

飞机场表层结冻会造成一系列问题，飞机翼表层粘附薄厚在 1.2 mm 上下的冰面便会使企业总面积的推力减少 25 %，给飞机场操纵产生艰难，结冻比较严重时可能会导致飞机坠毁安全事故。现阶段较常用的一些积极防除冰技术性，如汽热/电加热融冰、机械设备融冰等，耗能较高，无法达到新式大型飞机高汽柴油合理性的要求。不同于积极防除冰技术性，处于被动防除冰技术性—防冰原材料（Icephobic materials）具备非湿润和低冰黏附的特点，不用附加的动能键入就可以完成防覆冰的作用，变成近些年的科学研究网络热点。

防结冻原材料的设计方案具备好几个突破口：减少非均相触碰時间、抑止冰核成长及减少冰面黏附等。南京航空航天大学陶杰专家教授精英团队，朱春玲专家教授精英团队和南洋理工大学 Chen Z. 专家教授精英团队协同合作，早已建立了从理论剖析，分子动力学仿真模拟，到试验检测和冰垂直起降飞机运用认证的详细科学研究管理体系。对于现阶段超疏水表层仍具备较高出液黏滞力，没法立即高效地疏远表层出液，从而造成防结冻实际效果不够的至关重要的问题，科学研究精英团队创新能力地明确提出设计方案具备普遍开阔性的外部经济纳米技术构造，以提升基材与出液中间的气体流通性，减少出液在液体表层健身运动的黏滞摩擦阻力。除此之外，精英团队研究发现在微纳米技术复合结构的超疏水表层，二级纳米技术构造存有一个临界值规格，即纳米线间隔小于 100 nm 时，非均相间才可以产生持续空气，造成表层出液的湿润实体模型向平稳的复合型触碰湿润实体模型变化，主要表现出良好的超疏水特性。（Shen Y. et al.Soft Matter, 2015, 11, 3806-3811.）当选 2015 年 Soft Matter most accessed paper of Top 20。

由于现阶段超疏水表层科学研究工作中仍关键聚集在静态数据出液的润滑性能点评上，且有关的科学研究报告没法有效表述动态性出液自然环境下的非均相触碰全过程，科学研究人员设计方案了相应的实验，科学研究了碰撞出液的非均相触碰時间及触碰全过程与固态表层润滑性能关系，精确揭露了出液健身运动全过程中的黏附损耗功与湿润主要参数中间的数学分析模型（Shen Y. et al, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7: 20972-20978.）。

根据设计方案初中级的宏观经济构造，更改碰撞出液的流体动力学遍布，进一步减少了出液黏附损耗功，减少了碰撞出液的非均相触碰時间，提升了固态表层的动态性斥水特性（Shen Y. et al, Appl. Phys. Lett. 2015, 107: 111604.；Chem. Eng. J., 2017, 313, 47-55.；Appl. Phys. Lett. 2017,109: 221601），该工作中得到了印度国家研究院 V. Vaikuntanathan 专家教授的积极主动点评。

当今，超疏水表层防结冻的外部经济体制仍无法获得确定的揭露，科学研究精英团队创新能力地从水珠结晶体成分过冷的视角，表明了超疏水表层复合型的非均相页面触碰方法对出液结晶体成分过冷以及生长发育全过程的作用机制。该工作中（Shen Y. et al, Langmuir, 2015, 31: 10799-10806）为研究超疏水表层防结冻的外部经济体制给予了新的构思，遭受了同行业权威专家的充分肯定。

除此之外，科学研究精英团队根据已提升的微纳米技术复合结构超疏水表层，试验探寻了其防结冻特性，发觉结冻延迟时间工作能力较提升前提升了数十倍，与此同时其表层冰面黏附力亦远小于现阶段普遍报导的科学研究結果，有关的科研成果现阶段已经开展工程项目认证中，展现出宽阔的应用前景。

此项科学研究工作中获得了自然科学基金、江苏自然科学基金、我国博士研究生自主创新优秀人才适用方案、中国博士后科学基金、江苏博士研究生科学研究支助方案、马来西亚南洋理工大学工程学校 SUG 股票基金和马来西亚 A*Star SERC 股票基金的支助。