Role of intermediate wetting states in ice adhesion and debonding mechanisms: An experimental and numerical investigation
Notice bibliographique
Résumé
Ice adhesion on structured surfaces is a critical challenge across industries, from transportation to energy. Superhydrophobic surfaces, engineered with micro-/nanostructures such as micropillars, offer potential solutions to reduce ice adhesion in various technological systems. In real-world applications, droplets on superhydrophobic surfaces may wet only the top asperities (Cassie state) or partially penetrate the microstructure, leading to intermediate wetting states. To understand how to design surfaces that exploit these wetting phenomena to minimize ice adhesion, we explore wetting states, including partial wetting, across various sample configurations. Hydrophobic and superhydrophobic silicon wafer surfaces with well-textured micro-cylindrical pillars are fabricated to evaluate ice adhesion strength using micro push-off tests. Results indicate that patterning the surfaces can reduce ice adhesion strength by minimizing interfacial contact area. Among the various tested configurations, a specific sample with pillar diameter of 10 μm, a height of 20 μm, and a pillar spacing of 20 μm demonstrated the lowest ice adhesion strength at −20℃ for a 10 µL frozen water droplet. Interestingly, increasing the spacing between micropillars initially decreases ice adhesion strength, followed by a subsequent increase beyond a threshold value. Additionally, two different debonding modes were observed during the micro push-off tests for ice in the intermediate wetting state; translational and rotational. Finite element analysis simulations were performed to better understand the differences in the stress-state of the interface at the failure load. The results highlight the critical role of surface geometry and droplet shape on the shear and normal stress distributions at the interface. This comprehensive study offers valuable insights into the influence of microstructural features on ice adhesion and contribute to the development of surfaces engineered for controlled ice adhesion properties. • Elucidation of intermediate wetting states on cold superhydrophobic surfaces. • Experimental data on micropillar design and partial wetting role in ice adhesion. • Comprehensive numerical simulations supporting experimental observations. • Finding spacing minimizing ice adhesion strength in partially wetted microstructure.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».