基于“太阳能除冰”的超表面
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在生活和生产中的很多场合,如挡风玻璃、汽车、航空、可再生能源发电和基础设施等,玻璃表面在低温下的积冰是一个困扰人们多年的难题,很有可能带来安全隐患或者降低设备的使用性能;而通过简单的电加热、化学制剂或机械清除等方法抑制或除去积冰,则会有高能耗、高成本、破坏性和环境不相容性等问题。最近,来自苏黎世联邦理工学院的科学家利用等离子体超表面材料(plasmonic metasurface)在增强光吸收方面的优势,提出采用超薄的“金属-介电”混合涂层作为被动除冰和防冰的可行方案,其唯一的热源是可再生的太阳能,可广泛应用于需要较高透明度的场合。该涂层是由电介质(二氧化钛)中的金纳米粒子包裹体组成,可在极小的纳米尺度上实现太阳能的宽带吸,并通过合理的纳米涂层工程设计,实现了介质透明度和光吸收的平衡。研究表明,这一涂层设计使其温度增加了 10°C以上,能够在结冰形成初期延迟冻结、降低冰粘附性,从而抑制了霜冻的形成(防冰)。通过精心设计等离子体超表面的结构,能够达到透明度和光吸收的平衡,实现了环境兼容、太阳能驱动的除冰和结冰抑制。相关成果发表在近期的《ACS Nano》上。
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