我院劉黎明助理教授與香港理工大學(xué)王立秋教授合作，以“Anti-/Deicing Membranes with Damage Detection and Fast Healing”為題，作為封面論文發(fā)表在期刊“Advanced Functional Materials”。廣西大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院為論文第一完成單位。該研究得到了廣西壯族自治區(qū)青年基金，廣西人才專項(xiàng)基金和廣西大學(xué)科研基金等項(xiàng)目的支持。

在極端氣候條件下，冰雪積聚對電力傳輸工作站、風(fēng)力渦輪機(jī)葉片等關(guān)鍵設(shè)施造成嚴(yán)重力學(xué)失穩(wěn)影響。傳統(tǒng)的防、除冰方法存在諸多限制，而超疏水表面因其延遲結(jié)冰時(shí)間和降低冰粘附強(qiáng)度的特性而備受關(guān)注。針對上述問題，研發(fā)集超疏水、大變形、裂紋診斷和愈合以及全天候防/脫冰等功能于一身的膜基材料（S-TPU-F-CB）。對于實(shí)際應(yīng)用中的復(fù)雜結(jié)構(gòu)表面或大變形場合下的防冰需求具有重要意義。

研究中首次提出了基于電熱效應(yīng)的實(shí)時(shí)損傷檢測與修復(fù)方法以提升S-TPU-F-CB膜的機(jī)械耐久性。該方法利用電熱效應(yīng)，結(jié)合紅外熱成像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了基于焦耳熱動(dòng)態(tài)分布的秒級損傷檢測和可視化自修復(fù)過程。依據(jù)燈泡亮度和電流值變化，分別從定性和定量角度觀測到電熱修復(fù)過程，對比損傷-修復(fù)的測試樣本，表征其2D和3D微觀形貌，發(fā)現(xiàn)修復(fù)后微裂紋消失，表面仍然保持著微納米柱陣列結(jié)構(gòu)，同時(shí)損傷區(qū)域的潤濕性從高粘附的Wenzel態(tài)恢復(fù)為低粘附的Cassie態(tài)。

在模擬全天候防/脫冰應(yīng)用中，在-15℃、相對濕度60%條件下，S-TPU-F-CB膜在0.1Wcm-2輻照下的融冰時(shí)間為118 s, 10V電壓下的融冰時(shí)間為62 s，兩種條件協(xié)同作用下的融冰時(shí)間為30 s，且表面均可恢復(fù)Cassie潤濕狀態(tài)。與之不同的是，作為對照組的鋁合金表面，霜層與冰滴幾乎沒有融化跡象。此外，進(jìn)一步建立了防/脫冰過程中的界面?zhèn)鳠崮Ｐ?，分析了界面處?液-固相變機(jī)理，以及結(jié)構(gòu)間隙內(nèi)固-液-氣三相接觸線的變化規(guī)律。借助S-TPU-F-CB膜優(yōu)異的共形能力，在鑄膜階段將S-TPU-F-CB包覆在輸電線纜表面，并對比研究了包覆與未包覆區(qū)域的脫霜能力，結(jié)果表明，在1個(gè)太陽的輻照下，包覆區(qū)域可在94秒脫霜，并恢復(fù)超疏水潤濕態(tài)。

近3年來，劉黎明博士開展超潤濕微納功能表/界面在防冰、防污，和液滴操控等領(lǐng)域內(nèi)的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究。開發(fā)空間非均相潤濕仿生結(jié)構(gòu)以解決飛行器表面的防冰問題；開發(fā)智能識別液滴pH值的Janus多孔膜以保護(hù)農(nóng)作物和農(nóng)業(yè)環(huán)境。入職以來以廣西大學(xué)為第一單位在Advanced Functional Materials，Chemical Engineering Journal等期刊發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文。