Eisphobische Materialien und Strategien: Von bionischen Inspirationen zu intelligenten Systemen

Zusammenfassung Unerwünschte Eisbildungen können schwerwiegende funktionale Degradation von Einrichtungen verursachen und auch negative Auswirkungen auf deren Lebensdauer haben. Die Vermeidung und Beseitigung von Eisansammlungen ist ein ständig aktuelles Thema im industriellen und technologischen Bereich. Bionische Funktionsoberflächen wurden über mehrere Jahrzehnten hinweg intensiv untersucht und haben sich als hervorragende Kandidaten für passive Anti-/Eisbildungs- und Enteisungsanwendungen erwiesen. Die Nachteile schränken jedoch ihre potenziellen industriellen Anwendungen unter extremen Bedingungen, wie niedrigen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit, ein. Die meisten Forschungen zu bionischen Oberflächen konzentrieren sich auf eine bestimmte Funktion von natürlichen Lebewesen, und ihre zugrunde liegenden fundamentalen Theorien werden durch die Annahme einer statischen Schnittstelle offenbart. Tatsächlich sind lebende Organismen, seien es Pflanzen oder Tiere, oft empfindlich und reaktionsschnell gegenüber ihrer Umgebung, meiden Risiken und reparieren sogar Schäden selbst. Aus dieser Perspektive wird in dem vorliegenden Review eine neuartige Sichtweise auf die bionischen eisphobischen Materialien vorgeschlagen, die zu einem systematischen Studium und Design auf Basis der biologischen Arten führen soll. Als zwei repräsentative eisphobische Materialien werden zunächst die Anti-/Eisbildungs-Theorien superhydrophober und glatter Oberflächen diskutiert. Darüber hinaus wird der aktuelle Fortschritt intelligenter eisphobischer Strategien von Schnittstellen bis Substraten zusammengefasst. Wir zielen darauf ab, neue bionische Erkenntnisse für das Design zukünftiger eisphobischer Strategien zu bieten.