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表面结冰问题长期困扰着众多行业，从飞机机翼、风力发电机叶片到高压电线，覆冰都会干扰其正常运行，甚至引发设备损坏。尽管传统防覆冰方法在一定程度上能防止冰雪积聚，但涂层易(yì)损(sǔn)、极(jí)端(duān)天(tiān)气(qì)下(xià)效(xiào)果(guǒ)减(jiǎn)弱(ruò)等(děng)弊(bì)端(duān)仍(réng)难(nán)以(yǐ)避(bì)免(miǎn)。

近(jìn)期(qī)，《国(guó)家(jiā)科(kē)学(xué)评(píng)论(lùn)》在(zài)线(xiàn)发(fā)表(biǎo)了(le)电(diàn)子(zi)科(kē)技(jì)大(dà)学(xué)材(cái)料(liào)表(biǎo)面(miàn)科(kē)学(xué)中(zhōng)心(xīn)博(bó)士(shì)生(shēng)杨(yáng)邱(qiū)程(chéng)、邓(dèng)旭(xù)教(jiào)授(shòu)和(hé)杨(yáng)金(jīn)龙(lóng)副(fù)研(yán)究(jiū)员(yuán)的(de)成(chéng)果(guǒ)，该(gāi)研(yán)究(jiū)借(jiè)鉴(jiàn)人(rén)类(lèi)皮(pí)肤(fū)的(de)自(zì)然(rán)结(jié)构(gòu)，创(chuàng)新(xīn)性(xìng)地(de)研(yán)发(fā)出(chū)了(le)一(yī)种(zhǒng)名为(wèi)“坚(jiān)韧(rèn)皮(pí)肤(fū)防(fáng)覆(fù)冰(bīng)表(biǎo)面(miàn)”的(de)新(xīn)型(xíng)防(fáng)冰(bīng)技(jì)术(shù)。

人(rén)类(lèi)皮(pí)肤(fū)的(de)内(nèi)部(bù)结(jié)构(gòu)是(shì)柔(róu)软(ruǎn)的(de)真(zhēn)皮(pí)和(hé)皮(pí)下(xià)组(zǔ)织(zhī)，而(ér)外(wài)面(miàn)有(yǒu)一(yī)层(céng)保(bǎo)护(hù)性(xìng)的(de)硬(yìng)质(zhì)表(biǎo)皮(pí)。当(dāng)皮(pí)肤(fū)受(shòu)到(dào)外(wài)力(lì)时(shí)，表(biǎo)皮(pí)会(huì)变(biàn)形(xíng)，形(xíng)成(chéng)褶(zhě)皱(zhòu)，帮(bāng)助(zhù)皮(pí)肤(fū)更(gèng)好(hǎo)地(de)应(yīng)对(duì)压力。研究人员通过模仿这一(yī)自(zì)然(rán)现象，设计出了一种具有类似“皮肤”结构的防覆冰表面。通过将薄而坚硬的表面薄膜与柔软基底结合，在覆冰时诱发表面不稳定性，从而使硬质表层因界面失稳而产生皱褶，形成微小裂缝，这些裂缝削弱了冰与表面的连接，使得覆冰更易被剥离，降低了除冰的难度和能耗。

基于多尺度褶皱的耐用防覆冰材料设计策略和效果

研究人员深入探讨了该表面在两种尺度上的防覆冰机制，并提出了大皱纹与小皱纹相结合的设计策略(è)。大(dà)皱(zhòu)纹(wén)在(zài)覆(fù)冰(bīng)边(biān)缘(yuán)引发裂缝，发挥“界面破裂”作用；小(xiǎo)皱(zhòu)纹(wén)则(zé)加速裂缝的扩展，促使覆冰更容易完全脱落。通过(guò)这(zhè)一(yī)设(shè)计(jì)，冰(bīng)与(yǔ)基(jī)底(dǐ)的(de)粘(zhān)附(fù)力(lì)显(xiǎn)著(zhe)降(jiàng)低(dī)，覆(fù)冰(bīng)能(néng)够(gòu)在(zài)自(zì)身(shēn)重(zhòng)力(lì)的(de)作(zuò)用(yòng)下(xià)自(zì)动(dòng)脱(tuō)落(luò)，无(wú)需(xū)外(wài)力(lì)干(gàn)预(yù)。

同(tóng)时(shí)，得(de)益(yì)于(yú)坚(jiān)韧(rèn)的(de)表(biǎo)层(céng)材(cái)料(liào)设(shè)计(jì)，这(zhè)种(zhǒng)防(fáng)覆(fù)冰(bīng)表(biǎo)面(miàn)不(bù)仅(jǐn)适(shì)用(yòng)性(xìng)强(qiáng)，而(ér)且(qiě)耐(nài)用(yòng)性卓越。它能长期保持低覆冰力，对风雨、日晒等外部因素具有强大的抵抗力，在各种严酷环境下持续发挥作用。

“坚韧皮肤”防覆冰表面的适用性和耐候性

“坚韧皮肤”防覆冰技术为解(jiě)决(jué)覆(fù)冰(bīng)问(wèn)题(tí)提(tí)供(gōng)了(le)全新(xīn)思(sī)路。通(tōng)过(guò)模(mó)拟(nǐ)皮(pí)肤(fū)的(de)自(zì)然(rán)应(yīng)力(lì)响(xiǎng)应(yīng)机(jī)制(zhì)，这(zhè)项(xiàng)技(jì)术(shù)有(yǒu)效(xiào)的(de)减(jiǎn)少(shǎo)了(le)覆(fù)冰(bīng)，为(wèi)设(shè)备(bèi)提(tí)供(gōng)了(le)长(zhǎng)期(qī)、可(kě)靠(kào)的(de)防(fáng)护(hù)。该(gāi)技(jì)术(shù)有(yǒu)望(wàng)在(zài)更(gèng)多(duō)行(xíng)业(yè)得(de)到(dào)应(yīng)用(yòng)，助(zhù)力(lì)解(jiě)决(jué)覆(fù)冰(bīng)积(jī)聚(jù)带(dài)来(lái)的(de)诸(zhū)多(duō)困(kùn)扰(rǎo)，获(huò)得(de)更(gèng)持(chí)久(jiǔ)、更(gèng)高(gāo)效(xiào)的(de)防(fáng)护(hù)，确(què)保(bǎo)在(zài)恶(è)劣(liè)天(tiān)气(qì)下(xià)的(de)正(zhèng)常运行，减少因冰雪积聚造成的停工和损坏。

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A skin-inspired durable de-icing surface with boosting interfacial cracks. National Science Review. doi: 10.1093/nsr/nwaf005