無人機“疏冰蒙皮”/圖 來源網絡
一片不起眼的竹葉有什么用？它在西工大空天微納系統教育部重點實驗室的何洋副教授團隊來說是寶貝，他們用竹葉仿生學原理，成功做出了“飛機貼膜”，有望徹底解決“中小型無人機防除冰”難題。
小型無人機覆冰面臨墜機危險
專家介紹，飛機防除冰是一件很重要的事，當飛機經過高寒環境，冷水滴或降水中的過冷雨碰到飛機機體，或水汽直接在機體表面凝華，都會形成積冰。
飛機一旦積冰，輕則影響氣動外形、電子傳感等，重則有可能造成事故甚至墜毀。
大型飛機可采取3種方式防除冰：用熱空氣或電加熱系統使機體不積冰；在機體噴射防凍液等阻止積冰；在機體設置防冰橡皮囊，間歇性壓縮空氣讓橡皮囊收縮，使上面的冰層破碎脫落，物理除冰。
而對于中小型無人機來說，沒有渦輪式發動機可提供除冰的氣熱，機械除冰又會改變機身外形、負重，所以防除冰成為了一個難題，只能采用能耗低、負載小的防除冰手段。
被“秦嶺箭竹”啟發 仿生研究出無人機“疏冰蒙皮”
面對這樣的難題，何洋老師決定另辟蹊徑，從結冰原理開始研究，從“機身表面”做文章，起初想到了荷葉的表面結構確實不易積冰，但荷葉只在夏天存在，沒有經過冬天冰雪環境的檢驗。幾年前的冬天，課題組的一位同學在秦嶺鹿角梁的一次攀登中，從皚皚白雪里，忽然看到蔥綠的竹葉，白雪中細葉上竟沒有一點冰雪在上面，他們如獲至寶。
于是，何洋老師帶領同學們緊鑼密鼓地開始了對秦嶺箭竹葉的研究。走訪了多位生物學專家，得知這種矮小的細竹叫“秦嶺箭竹”，是秦嶺特產，大熊貓的主食。何洋老師帶領學生用電子顯微鏡仔細研究竹葉的結構，搞清了竹葉獨特的表面結構正是它不易結冰的原因，并從微觀層面仿生竹葉結構，制作出一種“蒙皮”，貼在中小型無人機易結冰部位，達到防除冰效果。
通過觀察箭竹葉，發現其結構極其復雜，它特殊的表面竟是由4層完全不同的結構重疊而成的，這種多層復雜結構在以往的仿生微納制造工藝上是從未遇到過的，經過無數次的實驗，無數次的失敗，課題組終于采用仿生微納技術將秦嶺箭竹葉的表皮完美復制，做出了“疏冰蒙皮”，實現了可以在高寒環境中抵御積冰的表面微觀結構。
多輪試驗后，中國空氣動力研究與發展中心冰風洞測試報告認為：與目前公開報道的國際上同類研究相比，超過國際先進水平。我們通過仿生微納技術制作了‘疏冰蒙皮’，在中小型無人機防除冰方面通過了實驗驗證，但離‘蒙皮’的實際運用，還有很長的路要走，一定能把秦嶺箭竹葉防除冰的原理研究得水落石出，‘疏冰蒙皮’也一定能走入中小型無人機防除冰實際運用。
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