01 嚴峻挑戰(zhàn)
在航空安全領域，低溫環(huán)境下的結冰問題一直是個隱形殺手。飛機螺旋槳前緣、發(fā)動機葉片等關鍵部件一旦結冰，會嚴重改變氣動外形，影響飛行性能，甚至導致災難性后果。
傳統(tǒng)防冰方法主要依賴外部能源加熱或機械振動除冰，不僅消耗大量能源，還存在系統(tǒng)故障風險，且往往覆蓋不完整，形成“盲區(qū)”。
面對這一難題，中國民用航空飛行學院的研究團隊提出了一個全新的解決方案——開發(fā)一種不依賴外部能源的被動式防冰技術。
理想很豐滿，現(xiàn)實卻很骨感。毫米級水滴在螺旋槳前緣表面結冰的過程極其短暫，相變放熱僅在毫秒級時間內完成，且溫度變化幅度微小。
要精確捕捉水滴結冰瞬間的動態(tài)溫度場分布，測溫設備必須同時具備超高的空間分辨率、時間分辨率和測溫精度?！捌胀t外相機像素不足、幀率不夠，無法捕捉細微的溫度波動；而國外制冷型設備動輒數(shù)百萬元，過于高昂?！?/p>
02 材料突破
研究團隊創(chuàng)新性地采用激光誘導硅橡膠表面陶瓷化技術，成功制備出無涂層超疏水防冰表面。
這一技術不僅攻克了傳統(tǒng)含氟涂層毒性強、易剝落的行業(yè)難題，更實現(xiàn)了在無源條件下長效防冰。
03 關鍵設備
材料性能如此卓越，但如何科學驗證其防冰機理？這就引出了本次研究的幕后英雄——格物優(yōu)信X640H150UM25高速顯微紅外熱像儀。
這款國產(chǎn)設備完美解決了研究中遇到的三大觀測難題：顯微級空間分辨率（640×512像素高精度陣列，能精準解析0.1mm2液滴溫度分布）；毫秒級熱響應速度（4ms超快熱響應時間，常規(guī)熱像儀為12ms，結合75Hz高幀頻完整記錄相變放熱過程）；以及非接觸全視場監(jiān)測（25μm顯微鏡頭實現(xiàn)微距無擾動觀測）。
研究人員表示：“該設備幀率高，像素清晰，對于微小物體溫度變化觀測極具優(yōu)勢?！边@些精準的溫度場數(shù)據(jù)對于“驗證水滴結冰模型、校核仿真數(shù)據(jù)誤差起到了關鍵作用”。
04 科研賦能
格物優(yōu)信X640H150UM25的引入不僅解決了技術難題，更為整個研究過程注入了效率因子。
相較進口制冷型設備，這款國產(chǎn)熱像儀幫助團隊節(jié)省了2/3的成本，并使實驗進度提前了約一個月，大幅減少了重復實驗次數(shù)。
熱像儀獲取的精確數(shù)據(jù)幫助研究團隊校核了仿真誤差，誤差超過15%，為建立陶瓷化防冰熱力學模型提供了關鍵支撐。
更值得一提的是，這項研究成功打破了歐美企業(yè)對高速熱成像領域的壟斷格局，論文中關鍵熱力圖完全由X640H150UM25顯微熱像儀獲取。
這一成果不僅體現(xiàn)了儀器本身的技術價值，更象征著中國高端科研儀器在國際舞臺上的重要突破。
05 產(chǎn)業(yè)未來
這項研究的成功為航空防冰領域開辟了全新路徑，也展示了產(chǎn)學研深度融合的無限潛力。此次合作的研究團隊已提出下一代設備需求，表示非常期待格物優(yōu)信近期新推出的2000幀高速紅外熱像儀，計劃用于后續(xù)超聲速冰晶等更前沿課題的研究。
“該設備在微尺度瞬態(tài)熱成像領域已達到很優(yōu)秀的水平，”論文通訊作者強調，“其開放式的軟件架構支持MATLAB直接調用原始熱數(shù)據(jù)，顯著提升了科研效率?！?/p>
從實驗室到實際應用，無涂層超耐久航空螺旋槳防冰表面的技術前景廣闊。這項技術不僅可用于飛機螺旋槳，也可推廣至風力發(fā)電機葉片、電力傳輸線等眾多需要防冰的工業(yè)領域。
隨著研究的深入和技術的成熟，被動式防冰技術有望逐步替代傳統(tǒng)的主動除冰系統(tǒng)，為航空安全和能源效率帶來雙重提升。
格物優(yōu)信推出的新一代2000Hz高速中波制冷紅外熱像儀正在改變更多科研團隊的研究方式。
這些精密儀器已經(jīng)能夠實現(xiàn)從液滴在低溫下的凝結、相變到冰晶形成的每一個熱動態(tài)過程的實時可視化，而價格卻遠低于同類進口設備，這預示著中國將在更多尖端科研領域實現(xiàn)設備自主。
