科学家开发出新型静电除霜技术

科技日报北京11月11日电 （记者张佳欣）发表在新一期《微尺度·方法》上的论文称，美国弗吉尼亚理工大学研究团队利用冰自身的物理特性，开发出一种新型静电除霜技术，通过在冰霜上方施加高电压，使冰晶在静电力作用下脱离表面，实现低能耗、环保的除霜方式。

随着冰霜晶体的生长，水分子会整齐排列成冰晶格。但有时水分子会“站错队”，这些微小的错误会在霜层中形成“离子缺陷”，即局部带有正电或负电的区域。

如果在霜层上方放置带正电的电极板，霜中的负离子缺陷会被吸引上移，而正离子缺陷则被排斥向下，从而使霜层高度极化，产生强烈的静电吸引力。如果这种吸引力足够大，冰晶就会断裂并“跳”向电极。基于这一假设，团队进行了系列实验。

实验显示，即使不施加电压，仅悬挂铜板也能去除约15%的霜。施加120伏电压后，去霜率提升至40%，550伏时可达50%，说明电压提升能显著增强静电除霜效果。然而，当电压继续升高时，去霜率却意外下降——1100伏时去霜率降至30%，5500伏仅有20%。分析认为，高电压下霜层的电荷可能向基底泄漏，导致除霜效率下降。

为解决这一问题，团队采用绝缘玻璃和超疏水基底进行实验。结果显示，在超疏水表面施加高电压时，去霜效果显著提升，最高可去除75%的霜。