新型除霜技術實現高效環保

發表在新一期《微尺度 · 方法》上的論文稱，美國弗吉尼亞理工大學研究團隊利用冰自身的物理特性，開發出一種新型“

靜電除霜”技術，通過在冰霜上方施加高電壓，使冰晶在靜電力作用下脫離表面，實現低能耗、環保的除霜方式。

隨着冰霜晶體的生長，水分子會整齊排列成冰晶格。但有時水分子會“站錯隊”，這些微小的錯誤會在霜層中形成“離子缺陷”，即局部帶有正電或負電的區域。

如果在霜層上方放置帶正電的電極板，霜中的負離子缺陷會被吸引上移，而正離子缺陷則被排斥向下，從而使霜層高度極化，產生強烈的靜電吸引力。如果這種吸引力足夠大，冰晶就會斷裂並“跳”向電極。基於這一假設，團隊進行了一系列實驗。

實驗顯示，即使不施加電壓，僅懸掛銅板也能去除約百分之十五的霜。施加一百二十伏電壓後，去霜率提升至百分之四十，五百五十伏時可達百分之五十，說明電壓提升能顯著增強靜電除霜效果。然而，當電壓繼續升高時，去霜率卻意外下降——一千一百伏時去霜率降至百分之三十，五千五百伏僅有百分之二十。分析認為，高電壓下霜層的電荷可能向基底洩漏，導致除霜效率下降。

為解決這一問題，團隊採用絕緣玻璃和超疏水基底進行實驗。結果顯示，在超疏水表面施加高電壓時，去霜效果顯著提升，最高可去除百分之七十五的霜。

這表明，超疏水表面不僅有效阻止了電荷泄漏，維持了霜層的強極化，其本身極低的表面附着有也讓冰晶更容易在靜電力作用下“一躍而起”。

這項研究不僅揭示了一種利用材料自身特性的巧妙除霜方法，更重要的是，它為眾多領域的節能降耗提供了新的思路。從家用冰箱、空調熱泵、到飛機機翼、風力渦輪等工業設備，除霜都是一個普遍存在的能耗問題。這項低能耗、無化學污染的靜電除霜技術，有望在未來替代傳統加熱或刮擦方式。

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