全新静电技术破解除霜难题

科技日报北京11月11日讯 近日，美国弗吉尼亚理工大学的科研人员在《微尺度·方法》杂志上发表论文，介绍了一种创新的静电除霜技术。研究团队巧妙利用冰的本身物理属性，将高电压施加在结霜表面上方，从而利用静电力作用促使冰晶脱离基底，这为低能耗且绿色环保的除霜方式提供了新方案。

通常情况下，冰霜形成时，水分子按照有序结构排列构成冰晶体。但有时部分水分子会在结晶过程中排列出错，导致在霜层内部出现带有正电或负电的“离子缺陷”微区。

当研究人员将带正电的电极板放置于霜层上方时，霜中带负电的离子缺陷受到吸引趋向电极，而带正电的缺陷则被推向下方。这样整个霜层被强烈极化，极化带来的静电吸附力增强。当这种吸引力足以克服冰晶与基底间的黏附力时，冰晶便会断裂并被吸引至电极板。科研团队据此原理开展了相应实验。

实验数据显示，哪怕仅在霜层上方悬挂铜板不加电压，仍可清除大约15%的霜层。而当电极电压升至120伏时，去霜效率提高到40%；继续提升至550伏，效率进一步提高至50%。这说明提高电压有助于增强静电除霜。但是，电压继续升高后，去霜率反而下降——当电压达到1100伏时仅能去除30%的霜，5500伏时则降为20%。分析认为，这一反常现象可能是由于高压条件下霜层的电荷泄漏到下方基底，导致能量损失和效率降低。

为了优化除霜效果，团队进一步采用了绝缘性玻璃和超级疏水材料作为基底进行实验。结果表明，若将高电压施加于超疏水表面时，除霜效率明显提升，霜层最高的脱除率可达75%。