- 發(fā)布時(shí)間：2025-11-21
-
副教授喬納森·博雷科在他的實(shí)驗(yàn)室里向一層霜施加電壓，以一種新方法推進(jìn)他的除霜研究。圖片來(lái)源：弗吉尼亞理工大學(xué)
發(fā)表在新一期《微尺度·方法》上的論文稱，美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)利用冰自身的物理特性，開發(fā)出一種新型“靜電除霜”技術(shù)，通過(guò)在冰霜上方施加高電壓，使冰晶在靜電力作用下脫離表面，實(shí)現(xiàn)低能耗、環(huán)保的除霜方式。
隨著冰霜晶體的生長(zhǎng)，水分子會(huì)整齊排列成冰晶格。但有時(shí)水分子會(huì)“站錯(cuò)隊(duì)”，這些微小的錯(cuò)誤會(huì)在霜層中形成“離子缺陷”，即局部帶有正電或負(fù)電的區(qū)域。
如果在霜層上方放置帶正電的電極板，霜中的負(fù)離子缺陷會(huì)被吸引上移，而正離子缺陷則被排斥向下，從而使霜層高度極化，產(chǎn)生強(qiáng)烈的靜電吸引力。如果這種吸引力足夠大，冰晶就會(huì)斷裂并“跳”向電極?；谶@一假設(shè)，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了系列實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)顯示，即使不施加電壓，僅懸掛銅板也能去除約15%的霜。施加120伏電壓后，去霜率提升至40%，550伏時(shí)可達(dá)50%，說(shuō)明電壓提升能顯著增強(qiáng)靜電除霜效果。然而，當(dāng)電壓繼續(xù)升高時(shí)，去霜率卻意外下降——1100伏時(shí)去霜率降至30%，5500伏僅有20%。分析認(rèn)為，高電壓下霜層的電荷可能向基底泄漏，導(dǎo)致除霜效率下降。
為解決這一問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)采用絕緣玻璃和超疏水基底進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，在超疏水表面施加高電壓時(shí)，去霜效果顯著提升，最高可去除75%的霜。