新闻速看cis暑期科研项目-从除冰神器到蜘蛛战衣，材料

我爱萨其马虞co · 发表于 2023-5-23 06:50:27

在我国北方冬天会有很大的降雪。皑皑白雪装饰着山山岭岭，琼枝玉叶、粉妆玉砌、冰雪天柱、银妆素裹，景色如诗如画，美不胜收。为了实现目标，

cis科研项目化茧成蝶，不断的打磨产品质量，提升业务能力，最终在市场上拥有一席之地。研课教育科技集团有限公司于2011年创立于美国洛杉矶，中国总部设立于武汉，并在中国北京、上海、深圳、成都，以及新加坡均设有分公司，是一家以“研课学院”及“CIS学术科研项目”为核心品牌，“NeoSchool在线学习平台”为核心系统。

如白色童话世界般的冰天雪地虽然惹人喜爱，但是也会给我们带来很多窘境，甚至事故。比如，积冰会对一些关键基础设施以及一系列商业和住宅活动产生负面影响。

飞机、轮船、电缆结冰就是一件很可怕的事情。据统计，75年到80年仅6年的时间内，美国就因为飞机结冰造成8起事故，99年到年的十年间国内外因为飞机结冰造成飞行事故68起。这些数字的背后意味着成百上千的人因为飞机结冰而丧生。

飞机机翼、平尾、涡轮结冰会对飞行安全带来致命危害

在高空低温环境下，飞机穿越积雨云或潮湿空气时极易结冰。飞机表面的机翼、舵面、平尾甚至涡轮发动机结冰时，会造成飞机升力下降、失速、发动机故障等重大险情。

92年3月日，全美航空4号（US4）航班从美国纽约州拉瓜地亚机场起飞不久后便坠毁，事故共造成人遇难。客机经过两次除冰，起飞时距离上次除冰过去了35分钟。调查员发现，事故的原因主要是客机机翼和机身堆积大量的冰，而机场的除冰措施不当，飞行员操作失误。

客机机翼上的积冰

年6月3日，一架俗称平衡木的空警0预警机在试飞中因为遭遇严重结冰而坠毁；全机5机组人员、35电子专家全部遇难一生还。这是自建军以来，解放军损失比较为惨重的一次空难事故。

结冰，同样给大型轮船航行带来安全隐患。在高压输电络中，电缆结冰还会造成线路供电中断。所以，研发除冰材料，关乎生命安全。

结冰的问题不止于此，它还给我们的日常工作生活带来了困扰。比如冰箱在使用一段时间后，其内壁会结一层厚厚的冰，减少冰箱空间的同时还会影响食物保鲜，同时会增加冰箱的耗电量，严重时甚至难以打开抽屉，每次费劲力气打开后，又发现厚厚的冰霜冻住了物品。

日常生活中的冰箱结冰窘境

络上虽有各路大神的除冰妙招，但都比较费时或费电，治标不治本。这时候，如果有一款除冰神器，能让冰层不粘附，自己掉下去那该多省心啊！

络上流行的治标不治本的除冰妙招

科学家们听见了大家心里的声音！除冰神器真的要来了！

年4月发表在S的一篇文章中，美国密歇根大学的材料科学与工程教授AT带领的课题组研究人员就开发出了这类除冰神器，一种新型涂层，它可以毫不费力地将冰从较大的表面上剥离出来，这使研究人员更接近他们几十年来一直致力于防冰的货船、飞机、电力线和其他大型结构物的目标。

美国密歇根大学的AT博士（右一）团队。图片来源：T课题组

S论文《用于有效大规模除冰的低界面韧性材料》

在这篇文章中，冰箱里的冰盒冻上水，普通冰盒里小冰块不容易掉下，需要使劲敲，而涂覆上AT等人开发的材料的冰盒，冰块很容易就掉下了。

涂覆有新式除冰材料（左）和未涂覆（右）的冰盒粘附冰块的比较。图片来源：S

这个新式冰盒是不是很神奇更神奇的还在后面。

以往防冰涂层的一个主要局限是虽然它们在小面积的物体上发挥得很好，但没有办法在大面积的物体上起到很好的防冰作用。这是一个致命缺点，因为表面结冰往往会导致该物体比较大表面上比较先出现问题，例如：效率降低，危及安全性并且需要昂贵的拆卸。

而AT教授及其研究团队通过力学的完美演示清除了这一障碍。他们开发出的新型LIT涂层材料用于除冰，在更长更大的材料表面上表现出更越的除冰能力。

LIT材料大范围除冰验。图片来源：S

铝板分别不涂和涂布LITPDMS材料的除冰验。图片来源：S

AT教授研究团队的下一步是提高LIT涂料的耐久性，这项研究受到了美国海军研究办公室、空军科学研究办公室、科学基金会和纳米制造计划资助和支持，相信不就得将来可以投入际使用，论是在飞机上守护生命安全，还是输电线上保障生活方便，各项破冰行动将会更加顺利。

其不仅是除冰材料，这些年来AT教授的课题组（TP,S,I(PSI,)）专注于使用聚合物解决可再生能源和环境科学领域的一些关键挑战。他们特别感兴趣的领域包括：

超疏水和超疏油表面

防冰表面

耐生物污垢的表面

用于药物输送的微米和纳米颗粒制造

膜分离和液-液萃取

聚合物纳米复合材料

年，他们研发出一种具有超强耐用性的自修复防水涂层ANNARBOR，比同类产品耐用数百倍。它可以使车辆，衣物，屋高和数其他当前防水处理过于脆弱的表面现防水。它还可以降低船体的阻力，从而减少全球货物运输中大型船舶的90%燃料消耗。新混合物是这一领域几十年来的突破。这项发现正在由AT教授成立的HT进行商业化。

年3月日，在NCRC中被燃烧和磨蚀的表面上的疏水涂层上的水滴弹起。图片来源：密歇根大学

水滴动画

年，AT开发了一种透明、光滑的涂层，该涂层可以排斥所有液体，并且可以应用于任何表面。（这项研究发表在ACSAM＆I期刊上）如果投入际使用，这种涂层将可以应用于手机、平板、太阳能面板或高层窗户玻璃等。目前HT正在积极努力将这种材料推向市场。

自洁涂层可以保护昂贵的手机屏幕

超疏水表面因其具备自清洁、油水分离、抗腐蚀、防结冰以及防雾等秀特性，近几年来备受材料学家的青睐，吸引了大批科学家投入到超疏水材料的研究中去。但其很久以前，人们就发现了自然界中的很多植物和动物具有超疏水现象。

一个比较为典型的例子，就是具有出淤泥而不染特性的荷叶。然而直到世纪60年代中期扫描电子显微镜(SEM)的发展，人们才逐渐揭开了荷叶保持纯洁的秘密。

荷叶表面的SEM图像

除了荷叶，还有蝴蝶的翅膀，当蝴蝶翅膀扇动时，水滴会沿着轴心放方向滚动从而使得液滴不会沾湿蝴蝶的身体。蚊子的复眼拥有了极强的疏水性。水黾可以在水面上轻松行走甚至跳跃。壁虎的脚掌具有超疏水、自清洁的功能，但更令科学家兴奋的是壁虎的脚掌具有超高的黏附能力使其可以在光滑的表面上自由的移动

人法地，地法天，天法道，道法自然。通过对自然界中超疏水性的植物叶子研究学习，科学家们研发出功能强大应用广泛的超疏水材料。

从自然到仿生，科学家从未停止过对自然的探索。我们可以相信，随着我们对自然探索的深入，我们对自然的理解不断加深，仿生材料领域一定会取得更大的进展，或许到时候拥有一套电影中炫酷的蜘蛛战衣将成为现。

如果你对材料工程，尤其仿生材料学感兴趣，或者修读物理、化学、材料科学等专业，未来希望在高分子材料、仿生材料、新能源材料等领域从事研发，或项目产品开发和管理等工作，那么千万不要错过这次由材料科学领域权威专家、密歇根大学安娜堡分校材料科学与化学工程终身教授AT指导的科研项目如何拥有属于你的蜘蛛战衣表面工程仿生材料研究！

如何拥有属于你的蜘蛛战衣表面工程仿生材料研究

B-SW:E

课题内容：

1、教学生工程设计方法和材料的作用及其选择。

2、工程经济原理的概述和项目设计分析。

3、现代工程设计程序的了解。

4、为学生提供方法论以准备一个项目设计,并做书面和现场的。

教授介绍：

DAT

密歇根大学安娜堡分校材料科学与化学工程终身教授

1)纳米技术的比较高突破之一的超疏液涂层()的发明者。

2)HTLLC,ELLCMPLLC共同创立者。

3)论文总引用8400,-:,:40

4)论文S,A-S,L-H,OSEMD被包含美国科学基金会和美国工程院在内的十数家机构和期刊强烈推荐。

5)论文H--被包含N和S在内十数家机构和期刊作为比较伟大发现之一强推。

6)论文N-E-被N杂志设专题讨论。

7)论文D被称作五大纳米技术突破并被包括ABCN和CBCN在内的超过50家期刊报纸和强推。

8)密歇根大学TP,S,I(PSI,)研究项目负责人

科研项目课题：

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