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1研究背景
航空航天、能源電力等戶外設(shè)施中，結(jié)冰會帶來安全隱患和經(jīng)濟損失。傳統(tǒng)熱融、機械等主動除冰技術(shù)存在成本高、能耗高等弊端，新興的以具有低冰附著強度和優(yōu)異水穩(wěn)定性的潤滑液注入多孔表面（SLIPS）被動防冰技術(shù)又存在潤滑劑損耗導(dǎo)致的防冰持久性不足的痛點。
重慶大學(xué)研究團隊提出一種新型樹枝狀多孔結(jié)構(gòu)（Y-SLIPS），研究中利用高速攝像機捕捉潤滑劑在Y-SLIPS表面存儲、損耗與自修復(fù)瞬態(tài)過程，為優(yōu)化防冰材料設(shè)計提供數(shù)據(jù)支撐。
2實驗設(shè)備
研究團隊選用千眼狼Revealer明星級迷你M系列高速攝像機，擁有高清1080P 分辨率下2000幀/秒的時間解析能力，其TB級非易失性存儲支持長時間連續(xù)拍攝，滿足循環(huán)實驗要求。
3實驗過程
1）研究首先通過陽極氧化制備了一種納米級樹枝狀多孔結(jié)構(gòu)，選擇低蒸汽壓的硅油（200 cSt）作為潤滑劑，并采用硅烷對多孔表面進行改性，使其與硅油在化學(xué)上相容，通過將硅油注入改性后的樹枝狀多孔結(jié)構(gòu)制備完成Y-SLIPS。
2）使用SEM，接觸角測量儀、稱重法依次等對Y-SLIPS的表面和截面形貌、潤濕性、潤滑劑保持率等性能進行表征。
3）使用千眼狼Revealer高速攝像機觀察水滴撞擊和滑落表面的過程，用于表征Y-SLIPS自修復(fù)性能和潤滑劑損耗。
4）通過千眼狼Revealer高速攝像機觀察冰雨結(jié)冰過程中液滴在Y-SLIPS表面的運動行為，系統(tǒng)性研究Y-SLIPS防冰性能。
5）采用水平剪切測試和塊狀水冰測量冰粘附強度，評估Y-SLIPS耐久性。
6) 結(jié)合宏觀圖像和微觀形貌，測量結(jié)霜和解霜循環(huán)實驗中冰粘附強度，接觸角等指標，評估Y-SLIPS耐久性。
4部分實驗數(shù)據(jù)-高速攝像機相關(guān)部分
1）在表征Y-SLIPS自修復(fù)性能和潤滑劑損耗實驗中，同步記錄水滴撞擊、鋪展、滑移至脫落的軌跡，并通過圖像處理計算接觸角滯后（CAH）與潤滑膜完整性。
圖2a
2）在模擬覆冰環(huán)境中噴霧液滴在Y-SLIPS表面運動實驗中，千眼狼高速攝像機以毫秒級精度記錄液滴在未處理表面、Y-SLIPS表面撞擊→聚集→滑落過程，如圖3所示，并發(fā)現(xiàn)未處理表面4.1s鋪展成水膜并殘留，Y-SLIPS表面則在0.8s內(nèi)聚合并滑離，滑離效率明顯提升。
圖3
5實驗結(jié)論
重慶大學(xué)的研究成功制備了一種具有樹枝狀多孔結(jié)構(gòu)的防冰SLIPS表面Y-SLIPS，經(jīng)
一系列實驗，結(jié)果表明，樹枝狀多孔結(jié)構(gòu)Y-SLIPS通過孔深比和表面孔隙率的優(yōu)化，提高了潤滑液的儲存能力和自修復(fù)能力，延緩了潤滑液流失。
千眼狼高速攝像機在防冰研究中的價值主要體現(xiàn)在可視化捕捉潤滑劑薄膜損耗與冰晶生長的瞬態(tài)過程，揭示Y-SLIPS降低冰粘附的機理。同時在潤滑劑殘留率、冰層生長速度等關(guān)鍵參數(shù)定量研究中，提供圖像數(shù)據(jù)量化支持。
附 研究成果詳見《A novel durable anti-icing slippery surfaces with dendritic porous structure》
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