【儀表網 研發快訊】近日，東北大學王強、劉曉明團隊在光熱超疏水超材料領域取得重要進展。相關成果以Bioinspired Photothermal Superhydrophobic Metamaterial With Structured Micro-Nano Crystal Arrays for Anti-/De-Icing為題發表在國際權威學術期刊Advanced Materials(影響因子26.8)。東北大學為該論文的第一作者單位，東北大學冶金學院博士研究生任志宇為第一作者，劉曉明副教授與王強教授為共同通訊作者。
覆冰現象會對建筑物和基礎設施、航空、電力線路、公路運輸等造成重大風險。光熱超疏水材料在防冰/除冰領域展現出顯著潛力。其光熱特性可在光照下持續產熱，為除冰提供穩定能量；超疏水特性則能有效抑制融水鋪展和二次結冰，從而確保除冰過程的高效性和連續性。目前的方法存在顯著局限性：刻蝕技術雖能實現有序圖案，但在制備納米級特征時成本過高；而無序的微納結構則存在性能可調性差、均勻性不佳等問題。
本研究提出了一種用于防冰/除冰的高性能結構化微納晶體陣列光熱超疏水超材料。這種結構化晶體陣列具有豐富的微納表面，可將沉積的金屬-絕緣體-金屬(MIM)諧振器轉變為異構諧振器。這些具有不同尺寸、角度和厚度的異構諧振器可提供更多的電磁波響應位點和散射表面，能將均勻MIM結構中離散的吸收位點轉化為連續的吸收帶，從而使其實現高達96%的太陽光譜吸收率。此外，通過調整沉積材料，晶體陣列的表面形態就可以從光滑變為粗糙，從而實現從疏水性向超疏水性的轉變。與傳統的微納分級結構不同，結構化微納晶體陣列可以與薄膜堆疊架構集成，兼具膜系材料的優勢，如性能可調、均勻性好、基底兼容性佳及可擴展性強。這種方法在微納結構制造、寬帶電磁波吸收、潤濕性控制、光熱轉換及防冰/除冰等領域展現出了廣泛的應用潛力。
圖 結構化微納晶體陣列超材料的設計示意圖和微觀結構
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