冷凝现象对超疏水表面主动防冰疏冰功能的影响及验证.docx

冷凝现象对超疏水表面主动防冰疏冰功能的影响及验证
冷凝现象对超疏水表面主动防冰疏冰功能的影响及验证
摘要：超疏水表面在防冰疏冰功能上具有显著的优势，但在低温高湿环境下，冷凝现象的产生可能影响超疏水表面的性能。本文通过对超疏水表面的冷凝现象进行研究，探讨了冷凝现象对超疏水表面主动防冰疏冰功能的影响，并提出了相应的验证方法。
关键词：超疏水表面；冷凝现象；防冰疏冰；验证方法
1.引言
超疏水表面是一种表面微观结构设计的表面，具有高度的疏水性能，可以在一定程度上实现主动防冰疏冰功能。然而，在低温高湿环境下，水蒸气很容易发生冷凝现象，导致水滴聚集在超疏水表面上，进而影响其防冰疏冰效果。因此，了解冷凝现象对超疏水表面性能的影响，对于提高超疏水表面的防冰疏冰功能至关重要。
2.冷凝现象对超疏水表面性能的影响
冷凝现象是指水蒸气在冷凝核上转化为液态水的过程。在超疏水表面上，冷凝现象会导致水滴聚集，从而形成水滴链和水膜。它们会降低超疏水表面的疏水性能，使得超疏水表面失去主动防冰疏冰能力。此外，冷凝现象还可能导致超疏水表面的冰晶生长，加剧了冰的固化过程。因此，准确了解冷凝现象对超疏水表面影响的机理对于提高超疏水表面的防冰疏冰性能很有意义。
3.冷凝现象对超疏水表面的验证方法
为了验证冷凝现象对超疏水表面性能的影响，可以采用以下方法：
3.1接触角测量
通过测量水滴在超疏水表面上的接触角，可以了解冷凝现象对超疏水表面疏水性能的影响。当冷凝现象发生时，水滴会形成连续的水膜，导致接触角减小。因此，通过接触角的变化可以间接地评估冷凝现象对超疏水表面性能的影响。
3.2纳米力学测试
通过纳米力学测试可以评估冷凝现象对超疏水表面表面硬度和弹性模量的影响。由于冷凝现象会在超疏水表面形成水膜，水膜的存在将会改变超疏水表面的力学性能。因此，通过纳米力学测试可以直接测量超疏水表面的力学性能，并进一步验证冷凝现象对其性能的影响。
3.3防冰疏冰性能测试
通过在低温高湿环境下进行凝结冰结构的观察和冰层的测量，可以直接评估冷凝现象对超疏水表面的防冰疏冰性能的影响。当冷凝现象发生时，超疏水表面上会形成冰晶和冰层，从而降低其防冰疏冰效果。因此，通过冰结构的观察和冰层的测量可以直接评估冷凝现象对超疏水表面性能的影响。
4.结论
冷凝现象对超疏水表面的主动防冰疏冰功能产生了明显的影响。通过接触角测量、纳米力学测试和防冰疏冰性能测试可以验证冷凝现象对超疏水表面性能的影响。了解冷凝现象对超疏水表面的影响对于进一步提高超疏水表面的防冰疏冰性能具有重要意义。
参考文献：
[1]XueY,ChenH.IcephobicEngineeringSurfaces:AReview[J].ActaMechanicaSinica,2017,33(3):523-536.
[2]XiongW,LiJ.FrostingRegularitiesandIceAdhesionForceonPore-scaleHydrophilicandHydrophobicSurfaces[J].AppliedEnergy,2019,255:113654.