DOI:10.1016/j.applthermaleng.2020.116300

表面结冰很有可能会造成灾难性后果或巨大的经济损失。具有极强防水性的超疏水表面被广泛用于除冰，然而该表面复杂微/纳米结构的制备阻碍了其实际应用。在这项工作中，研究者提出使用亲水性尼龙6纳米纤维膜涂层来增强除冰效果。通过静电纺丝工艺可以轻松地制备出尼龙6纳米纤维膜。鉴于膜上大量的冰成核位置提供了丰富的扭折位点，在除冰过程中，膜涂覆表面上形成的冰层可以很快地被去除。与无涂层的表面相比，冰完全消散所需的总时间减少了80％。尼龙6纳米纤维膜的较强除冰能力表明其具有广阔的实际应用前景。

图1.（a）TefN-0.5，（b）TefN-3，（c）TefN-7.6，（d）TefN-10和（e）TefN-13表面俯视图的SEM图像。（f-j）（a-e）相应表面侧视图的SEM图像。（f-j）中的插图是在各个表面上测得的平衡接触角。

图2.ESEM中结霜过程的动力学。（a）Tef，（b）TefN-0.5，（c）TefN-3，（d）TefN-7.6，（e）TefN-10和（f）TefN-13表面上结霜过程的选定快照。重力向下，（a-f）中的比例尺为200μm。（g）水蒸气分子与尼龙6之间的氢键。（h）ESEM图像显示纤维缠结处冰成核的放大图。水分子被纳米纤维吸收。饱和后，冰胚结晶并在纤维缠结处生长。比例尺为10μm。（i）所研究表面的冰NSD（实心条）和纤维覆盖率（虚线）的定量分析。（j）研究表面上冰覆盖率随时间的变化。每条曲线上第一个符号与0s的水平距离代表相应表面的延迟时间。

图3.所研究表面上的冰形态。（a）Cassie冰是由层层堆叠结构产生的。（b）在无膜涂层的表面和含薄膜涂层的表面上形成Wenzel冰。（c）表面上的冰形态：Tef和TefN-0.5表面上的Wenzel冰，TefN-3、Tef-7.6、TefN-10和TefN-13表面上的Cassie冰。

图4.各种表面上除霜过程的动力学。（a）Tef，（b）TefN-0.5，（c）TefN-3，（d）TefN-7.6，（e）TefN-10和（f）TefN-13表面上除霜过程的选定快照。重力向下，（a-f）中的比例尺为200μm。（g）红色虚线表示冰晶的晶界。由于存在作为除霜扭折位点的缺陷，在除霜过程中，除冰总是从冰粒边界开始。（h）冰粒边界提供扭折位点。（i）所研究表面的除霜时间和γ（虚线）。（j）所研究表面的冰覆盖率随时间的变化；最后的数据点代表所研究表面的除霜时间。