低温表面的结冰问题涉及到很多领域,比如风力发电、交通运输以及航空航天等领域,给人们的生产生活带来了巨大的危害。为解决结冰带来的不利影响,人们开发了一系列防冰表面,其中具有代表性的有超疏水防冰表面以及油润滑防冰表面。然而,目前很难有一种防冰表面能同时实现低的冰附着强度和长的防冰寿命。基于高效和长效两个原则,本文提出了“磁浮”防冰概念,并构建出多孔AAO磁浮防冰体系和磁敏多孔润滑防冰表面,具体研究内容和结果如下:(1)基于阿基米德磁浮理论,本文选择具有超顺磁性的磁流体作为“磁浮”防冰体系的磁浮介质,结合“多孔束缚”的方法和“磁浮”防冰的概念设计出多孔AAO磁浮防冰体系,结冰除冰循环实验表明多孔AAO磁浮防冰体系同时具有低的冰附着强度(低至250 Pa,铝表面为375 Kpa)和长的防冰寿命(耐70次结冰除冰循环,超疏水表面以及油润滑表面寿命仅为数次),并进行水流冲击实验探究了多孔材料对磁流体的束缚作用,结果表明多孔材料极大的提高了磁流体的稳定性。(2)本文进一步提出可磁控的“磁浮”防冰表面,成功制备出具有磁响应的磁敏多孔润滑表面,在磁场的控制下实现了磁浮介质的释放与吸收,解决了在无磁场条件下表面磁浮介质流失的问题。磁敏多孔润滑表面在防冰测试中显示出更低的附着力(37.5 Pa)和更长的防冰寿命(180次结冰除冰循环内冰附着强度几乎无上升)。(3)研究了磁流体对结冰延迟时间的影响,用界面磁作用理论解释了其原因,并在此基础上进一步探究了不同磁浮介质对防冰性能的影响,发现高磁化率和具有亲水基团的磁浮介质有利于延迟结冰,为磁浮介质的选择提供了思路和方向。基于以上研究,本文在以下两点取得了一定的创新性进展:(1)提出“磁浮”防冰的概念,并将该概念与多孔材料结合,成功制备多孔AAO磁浮防冰体系以及可磁控的磁敏多孔润滑防冰表面,使得防冰材料能同时兼顾高效和长效的防冰性能,开拓了防冰材料新的研究方向。(2)通过界面磁作用理论解释了磁浮介质表面为何具有延缓冰核形成的性能,并研究了磁浮介质的性质对结冰过程的影响,为磁浮介质的研究与研制提供了方向。