江华阳等：低冰粘附强度表面设计与制备研究进展 1419 (a) CH CH. Sylgard 184 CH, CH: CH Si-osi-0+Si CH,CH, CH, CH, CH CH Sifo-Si+0-Si NH Fe-Py-PDMS CH,CH.CH. (b) Polydimethylsiloxane-urea CH,.CH, -o4 CH,CH, L Molecular weight 1000 Hydrogen 3000 bond 5000 Self-healing 图7自修复除冰涂层的设计策略.(a)自修复PN弹性体的制备方案(，(b)加人PDU引入高浓度氢键促进自修复的方案 Fig.7 Design strategy of the self-healing de-icing surface:(a)self-repairing IPN elastomer solution(b)PDU is helpful to self-repair at the cutting interfacel 加亚结构高度、长宽以及施力方向垂直亚结构长 构成亚结构（相Ⅱ）.除冰过程如图10(d)所示，低 度较大的方向时，都将增大初始裂纹的尺寸：减小 模量的相Ⅱ处形成裂纹源.由于相I对相Ⅱ的保 亚结构间距，增加初始裂纹的数量，两种方式都可 护，该表面经过1000多次摩擦后表面冰粘附强度 降低冰在表面的粘附强度.在表面模量相近的情 仍低至2.1kPa.此外，这种涂层可以通过喷涂简单 况下，引入亚结构可以使该表面具有比界面滑动 施工，并且对于飞机等交通工具的空气动力学性 涂层更好的除冰效果 能不产生影响，是一种很有应用前景的涂层 Irajizad等s例将中空亚结构替换为低模量材 1.5其他除冰表面 料，并将这种除冰策略命名为应力局部化策略.如 1.5.1超疏水表面 图10(c)所示，较高模量的室温硫化硅橡胶RTV- 超疏水表面是指稳态接触角大于150°，滚动 1构成表面基体（相I),低弹性模量的PDMS颗粒 接触角小于10°的表面5例研究者们期望设计出更加亚结构高度、长宽以及施力方向垂直亚结构长 度较大的方向时，都将增大初始裂纹的尺寸；减小 亚结构间距，增加初始裂纹的数量，两种方式都可 降低冰在表面的粘附强度. 在表面模量相近的情 况下，引入亚结构可以使该表面具有比界面滑动 涂层更好的除冰效果. Irajizad 等[51] 将中空亚结构替换为低模量材 料，并将这种除冰策略命名为应力局部化策略. 如 图 10（c）所示，较高模量的室温硫化硅橡胶 RTV- 1 构成表面基体（相 I），低弹性模量的 PDMS 颗粒 构成亚结构（相Ⅱ）. 除冰过程如图 10（d）所示，低 模量的相Ⅱ处形成裂纹源. 由于相 I 对相Ⅱ的保 护，该表面经过 1000 多次摩擦后表面冰粘附强度 仍低至 2.1 kPa. 此外，这种涂层可以通过喷涂简单 施工，并且对于飞机等交通工具的空气动力学性 能不产生影响，是一种很有应用前景的涂层. 1.5    其他除冰表面 1.5.1    超疏水表面 超疏水表面是指稳态接触角大于 150°，滚动 接触角小于 10°的表面[52] . 研究者们期望设计出更 CH3 CH3 CH2 CH2 CH3 Si O Si O x CH3 CH3 CH3 CH3 NH CH3 CH3 Si O Si O Si O O O m m O N N N N n Fe CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 NH Si O Si O Si n CH3 CH3 CH3 Sylgard 184 Fe−Py−PDMS O Si O Si y x y (a) CH3 CH3 CH3 Molecular weight 1000 3000 5000 (b) Polydimethylsiloxane-urea Hydrogen bond O O O O Self-healing N N H H N N H H N N H H N N H H CH3 O O H H N N H H N N n Si O Si m 图 7    自修复除冰涂层的设计策略. （a）自修复 IPN 弹性体的制备方案[45] ；（b）加入 PDU 引入高浓度氢键促进自修复的方案[46] Fig.7    Design strategy of the self-healing de-icing surface: (a) self-repairing IPN elastomer solution[45] ; (b) PDU is helpful to self-repair at the cutting interface[46] 江华阳等： 低冰粘附强度表面设计与制备研究进展 · 1419 ·