防冰雪积聚消除安全隐患，创新技术效法自然

冰雪有可能造成重大的安全隐患。当冰雪积聚在人行道、车道和楼梯上时，会让人们行走和车辆运行的风险大增，甚至导致严重伤害。屋顶积雪也可能导致漏水甚至损坏结构。传统的除冰方法依赖人力或机械，两者均成本高昂且􀀀果有限。但是否有办法从一开始就阻止冰雪积聚，防患于未然呢？

由理大郭氏集团仿生工程教授王钻开教授及机械工程学系副教授姚海民教授领导的研究团队，为这个老问题想出了一个令人惊叹的创新解决方案。

他们的研究受到自然界一种独特的真菌启发，这种真菌会通过渗透作用而膨胀，在繁殖过程中自行喷射出孢子。研究团队模仿这种自然现象，开发出一种“结构化弹性表面”（special elastic surface, SES），上面布满微型弹簧状支柱，可以令冷冻水滴自发喷射。

团队的研究成果已经发表在一篇以“结冰液滴的自喷射现象”为主题的论文中，并登上最近一期《自然化学工程》(Nature Chemical Engineering)的封面。

研究团队开发的结构化弹性表面(SES)，利用类似弹簧状的支柱和润湿对比度，使得冷冻的水滴可以自发喷射出去。

无需电池

水滴在凝结成冰的过程中，体积会膨胀，这时它会压缩弹性表面的微型支柱。这些支柱如同弹簧般储存水滴膨胀时产生的能量，并在毫秒内将储存的能量转化为动能，将水滴从表面自行喷射出去。一眨眼之间，冰消失了，弹簧支柱随即准备处理下一滴水滴。

这种创新的结构使弹性表面能够克服风力和重力影响，在无需外部能量的情况下，也能使冷冻水滴自发喷射。这种巧妙的方法有望彻底改变除冰技术，使其更有效率、更具成本效益。潜在应用场景涵盖飞机、风力涡轮机叶片、架空电缆等多个领域。

为革新自动除冰设备开辟新道路

团队成员、博士后研究员张欢欢博士认为，自动除冰技术前景广阔。团队计划持续优化弹性表面的设计，以实现大规模生产并降低成本，满足寒冷地区社会的需求。

领导研究团队的王钻开教授现任理大协理副校长（研究及创新）及机械工程学系讲座教授，他对此技术的长远影响同样持乐观态度：“我们相信以这个冷冻水滴喷射机制为原型，可以为各种自动除冰技术、可再生能源收集，乃至软体机器人的应用方案，开辟新道路。”

研究團隊由王鑽開教授（前排左）與姚海民教授（前排右）領導。發表于《自然化學工程》的論文合著者包括（後排左起）博士後研究員張歡歡博士、博士生張威、助理教授（研究）靳袁凱博士及博士生吳辰陽。