仿生多结构表面的低温憎水/防覆冰动态调控

批准号:
21473007
项目类别:
面上项目
资助金额:
86.0 万元
负责人:
郑咏梅
依托单位:
学科分类:
B0505.复合与杂化材料化学
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
王磊、张明乾、林玉才、刘成成、徐婷、孙磊磊、石炜炜、张泽、徐国栋
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中文摘要
基于仿生理念,构筑多层次结构表面的低温超疏水/防覆冰功能材料体系,对抵抗航空航天飞行器、输电缆线的冰冻损害有重要意义。本课题拟从生物多梯度结构憎水效应机制出发,突破现有防覆冰材料研究的局限性,通过综合运用物理、化学、纳米技术等交叉技术,构筑仿生尺度微纳米结构易于引发智能性覆冰脱离表界面,通过构筑轻质、柔性的多级复合结构与智能响应性结构复合集成的仿生微纳米结构梯度表面,以获得极端条件下高性能低温憎水/防覆冰性能参数。以仿生梯度界面动态调控极端疏水/憎冰性为研究主线,揭示不同温度变化率引发的冰晶结构与界面之间的憎斥依赖关系,揭示表面对冰晶形成的延时特性的微观实质。研究不同微观结构与冰晶形貌之间脱粘附、超排斥决定因素。精细调控表面对液滴的静/动态憎水行为,揭示微观结构与低温超疏水/防冰的内在因素,揭示依赖微纳米结构调控的疏冰/防冰微观机制,发展实用化的性能优异的仿生憎水/防覆冰材料。
英文摘要
Based on bioinspired concept, the multi-level structured surfaces can be fabricated to investigate the low-temperature water repellency and anti-icing materials,which is significant to decrease the ice damage on aerospace vehicle or power lines and so on. This project will break through the limitation of traditional materials on ice-phobicity, bioinspired gradient-integrated materials with low-temperature water repellency and anti-icing functions will be intent to be investigated based on biomimetic concept of water repellency mechanism from biological multi-gradient structures. The polymer and organic/inorganic composite materials will be selected to fabricate the smart multi-structures that are easy to induce the shedding-off of water condensed droplet and ice crystalline from the as-fabricated surfaces via the multi-techniques such as physical, chemical, nano-technological and so on. It will be further excepted to fabricate the light and flexible composite-structures and intelligent micro-/nanostructure gradient surface, to further obtain the performance parameters of robust low-temperature and anti-icing properties under ultra cold and humidity surroundings. A main route based on the dynamic controlling of ultra water repellency and ice-phobicity on bioinspired gradient surfaces is to reveal the repellency-related relationship of ice-crystalline and interfaces under different temperatures, and also to reveal essence at micro-/nano-level of icing delay time on the surfaces, to research the key factors of the adhesion, ultra-repellency, extreme shedding-off properties, to control carefully the static/dynamic behavior of icing on surface, to reveal the inherent factors between micro-/nanostructure and low-temperature/anti-icing, to reveal the micro-level mechanism of controlling the ice-phobic/anti-icing dependence on multi-structures. This project is significant reference to design the novel materials with anti-icing functions.
本项目工作开展是基于仿生理念,构筑多层次结构表面的低温超疏水/防覆冰功能材料体系,研究中从生物多梯度结构憎水效应机制出 发,针对现有防覆冰材料研究的局限性,通过综合运用物理、化学、纳米技术等交叉技术(例如,生物模板,软刻蚀复型,纳米晶体形貌控制等技术与方法),构筑了仿生尺度微纳米结构的表面,构筑了轻质、柔性的多级 复合结构与智能响应性结构复合集成的仿生微纳米结构梯度表面。研究了不同温度变化率引发的冰晶结构与界面之间的憎斥依赖关系,以及表面对冰晶形成的延 时特性,不同微观结构与冰晶脱粘附特性,和微观结构与低温超疏水/防冰以及微纳米结构调控的疏冰/防冰微观机制。相关研究发表SCI论文27篇,其中影响因子大于5的10篇,大于10的5篇。该项目取得的研究结果对新型防覆冰材料的设计及防覆冰机理的深入探究和材料的应用有重要的参考价值。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
An Integrative Mesh with Dual Wettable On-Off Switch ofWater/Oil
具有水/油双可润湿开关的一体式网格
DOI:10.1002/admi.201701193
发表时间:2018-03-23
期刊:ADVANCED MATERIALS INTERFACES
影响因子:5.4
作者:Feng, Shile;Xing, Yan;Zheng, Yongmei
通讯作者:Zheng, Yongmei
Orientation-Induced Effects of Water Harvesting on Humps-on-Strings of Bioinspired Fibers.
集水对仿生纤维弦上驼峰的定向诱导效应
DOI:10.1038/srep19978
发表时间:2016-01-27
期刊:Scientific reports
影响因子:4.6
作者:Chen Y;Li D;Wang T;Zheng Y
通讯作者:Zheng Y
DOI:10.1002/admi.201800405
发表时间:2018-06
期刊:Advanced Materials Interfaces
影响因子:5.4
作者:Lei Zhou;Siliang Yin;Zhenyu Guo;Nan Yang;Jitong Li;Mingqian Zhang;Yongmei Zheng
通讯作者:Lei Zhou;Siliang Yin;Zhenyu Guo;Nan Yang;Jitong Li;Mingqian Zhang;Yongmei Zheng
One-step fabricated wettable gradient surface for controlled directional underwater oil-droplet transport
一步制备可润湿梯度表面用于受控定向水下油滴传输
DOI:10.1039/c6ra28710g
发表时间:2017-01
期刊:Rsc Advances
影响因子:3.9
作者:Shang Weifeng;Deng Siyan;Feng Shile;Xing Yan;Hou Yongping;Zheng Yongmei
通讯作者:Zheng Yongmei
DOI:10.7503/cjcu20170329
发表时间:2018
期刊:Chemical Journal of Chinese Universities
影响因子:--
作者:Li Dan;Zheng Yongmei
通讯作者:Zheng Yongmei
新型光热仿生多级次结构的设计与低湿度集水性能的研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:郑咏梅
- 依托单位:
仿生纳微斜角结构阵列的动态浸润低粘滞特性调控
- 批准号:21771015
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:65.0万元
- 批准年份:2017
- 负责人:郑咏梅
- 依托单位:
仿生多微纳米梯度界面的液滴动态传输聚集调控
- 批准号:21234001
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:260.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:郑咏梅
- 依托单位:
基于仿生各向异性结构的表面及其覆冰定向脱离调控
- 批准号:20973018
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:35.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:郑咏梅
- 依托单位:
国内基金
海外基金
