Ледофобные и противообледенительные свойства супергидрофобных поверхностей

В зимний период обледенение твёрдых поверхностей — типичное явление, способное создавать множество проблем и даже приводить к трагедиям. Противообледенительные поверхности представляют собой один из эффективных способов решения этой проблемы. Шероховатость супергидрофобной поверхности удерживает воздух и ослабляет контакт между твёрдой поверхностью и водой, благодаря чему капли воды можно удалить до их замерзания. Традиционные методы предотвращения обледенения, включая механические и термические технологии, не только повреждают поверхностную структуру, но и характеризуются низкой эффективностью, высоким энергопотреблением и значительными затратами на производство. Поэтому крайне востребована разработка способов удаления льда за счёт изменения формы поверхности или её химического состава с приданием поверхности низкой поверхностной энергии. В рамках теории зародышеобразования льда предпринято множество попыток изучить образование зародышей льда и развитие обледенения на супергидрофобных поверхностях. В настоящей работе с теоретической и прикладной точек зрения обобщены результаты исследований зародышеобразования льда, проведённых в последние годы. Ледофобные поверхности охарактеризованы с позиций теории смачивания и классической теории зародышеобразования. Обобщены преимущества и недостатки супергидрофобных противообледенительных поверхностей, а также методы удаления льда. Наконец, рассмотрено несколько вариантов применения ледофобных материалов и обсуждены проблемы и задачи, сохраняющиеся в этой области исследований. Мы полагаем, что этот обзор будет полезен для дальнейших исследований замерзания воды.