利用太阳能实现防冰的超表面
应用物理
2019-01-18 v1 光学
摘要
抑制表面积冰是一项耗能任务，在自然与技术中具有重要意义，已应用于挡风玻璃、汽车、航空、可再生能源发电及基础设施等领域。现有方法依赖现场电加热、化学品或机械清除，其缺陷从经济成本到破坏性技术干预及环境不兼容不等。此处我们关注需要表面透明的应用，并提出具有嵌入式等离子体增强光吸收加热的超表面，采用超薄混合金属-介电涂层，作为一种被动、可行的除冰与防冰方法，其唯一热源为可再生太阳能。透明与吸收的平衡通过合理纳米工程涂层实现，该涂层由介电质（二氧化钛）中的金纳米颗粒夹杂构成，将宽频吸收的太阳能集中于小体积内。这导致在最可能结冰的气-固界面处相对于环境产生 > 10 {\deg}C 的温升，延迟冻结，并将结冰发生时的冰粘附力降至可忽略水平（除冰），同时抑制霜形成（防冰）。我们的结果展示了一种由相应定制的等离子体超表面实现的环境兼容、太阳能驱动防冰的有效未探索途径，具备设计透明与光吸收平衡的能力。
引用
@article{arxiv.1901.05528,
title = {Metasurfaces Leveraging Solar Energy for Icephobicity},
author = {Efstratios Mitridis and Thomas M. Schutzius and Alba Sicher and Claudio U. Hail and Hadi Eghlidi and Dimos Poulikakos},
journal= {arXiv preprint arXiv:1901.05528},
year = {2019}
}