▲西北工业大学何洋团队研制的“疏冰蒙皮”。

“秦岭箭竹”是秦岭大熊猫的主食竹种之一。看似普通的“秦岭箭竹”竹叶，竟被派上大用场，制造出无人机的“疏冰蒙皮”（如同给无人机“贴膜”），使中小型无人机的防除冰难题迎刃而解！这是记者今天在西北工业大学获得的一则新闻。创造这一奇迹的是该校“空天微纳系统教育部重点实验室”的何洋副教授和一群大学生。

▲秦岭箭竹。

目前，“疏冰蒙皮”的防除冰效果和强度、可靠性已得到了实践验证，经过了冰风洞试验和防除冰功能飞行实验，均获得成功。

亚洲最大的无人机研发生产基地——爱生技术集团公司应用证明认为：“某型无人机采用了所研制的疏冰微纳结构复合蒙皮，在国际上首次实现了中小型无人机防除冰功能飞行实验，为中小型无人机防除冰提供了一种有效的手段。”

大型飞机采用三种方式防除冰

飞机的防除冰不是个小问题。飞机一旦积冰，轻则影响气动外形、电子传感等，重则可能造成事故甚至坠毁。

▲大型飞机防除冰采用三种方式。

当前大型飞机主要采用三种方式防除冰：一是气热，用热空气或电加热系统使机体不积冰；二是通过在机体喷射防冻液等办法阻止积冰；三是在机体设置防冰橡皮囊，间歇性压缩空气让橡皮囊收缩，使上面的冰层破碎脱落，物理除冰。

但对于中小型无人机来说，没有涡轮式发动机可提供除冰的气热，机械除冰又会改变机身外形、负重，防除冰只能采用能耗低、负载小的防除冰手段。

多年来，何洋另辟蹊径，从研究飞机的结冰原理出发，把目光锁定“机身表面”，研究不易结冰的机身表面材料。“仿生学”给了他启示，有的植物在冰雪环境中不易结冰。

秦岭雪地里找到“秦岭箭竹”

他们首先想到了不会积水的荷叶，但荷叶只在夏天存在，没有冬天冰雪环境的检验。于是，何洋带着大学生们冒着严寒奔波在冰天雪地的秦岭中，找寻不易积冰的植物，有时还与资深驴友相伴，攀爬尚未开发的荒山。在鹿角梁的一次攀登中，一名学生发现了一株长在路边的细竹，白雪中透出翠绿的细叶，上面没有一点冰雪。他们如获至宝，兴奋地采集下来，当成宝贝疙瘩。

实验室主任苑伟政得知后，帮助联系实验条件。通过走访多位生物学专家获知，这种矮小的细竹叫“秦岭箭竹”，是大熊猫主食的竹种之一。

▲冰雪中不易结冰的竹叶。

随后，他们研究竹叶的结构发现，其独特的表面结构正是它不易结冰的原因。于是决定从微观层面仿生竹叶结构，制作“蒙皮”，贴在无人机易结冰部位“防除冰”。

然而，要做出与竹叶一模一样的表面结构，可是一项高科技。观察发现，这种竹叶的结构极其复杂，表面竟是由4层完全不同的结构重叠而成，在以往仿生微纳制造工艺上从未遇到过。

▲空天微纳系统教育部重点实验室何洋副教授。

何洋团队创新性地提出了“分层组装”的制造方法，就是分别制造每一层结构，再把4层结构完美无缝地搭建在一起，但无论是工艺还是对接的准确性，都是挑战。

须知，在一粒米上刻字就很难，而这次微纳仿生，是要用一粒米的1/1000大小的“砖”，搭建一栋每层都极不相同的4层建筑！难度可想而知。

▲课题组成员在秦岭踏着泥泞的山路找寻植物。

▲课题组硕士研究生刘谦身背实验设备在秦岭山中。

“疏冰蒙皮”有效防除冰

经过无数次实验，他们采用仿生微纳技术，复制了竹叶的表皮，做出了“疏冰蒙皮”，该蒙皮实现了可在高寒环境中抵御积冰的表面微观结构，运用于无人机防除冰实验。

▲课题组在实验室里研究分析秦岭箭竹。

几次冰风洞实验，获得不错的检验效果。多轮试验后，中国空气动力研究与发展中心冰风洞测试报告认为：“与目前公开报道的国际上同类研究相比，超过国际先进水平。”随后，在爱生技术集团公司的支持下，团队将蒙皮在某型无人机上进行飞行试验，实战检验蒙皮的性能效果。爱生技术集团公司飞行试验应用证明：“在国际上首次实现了中小型无人机防除冰功能飞行实验，为中小型无人机防除冰提供了一种有效的手段。”

何洋副教授告诉记者：“疏冰蒙皮在中小型无人机防除冰方面通过了实验验证，但离蒙皮的实际运用，还有很长的路要走。”目前，该团队正开展箭竹叶的更深入研究，以彻底搞清箭竹叶防除冰的详细机理和深层次原因。

何洋相信，他们一定能把秦岭箭竹叶防除冰的原理研究得透透彻彻，“疏冰蒙皮”也一定能走入中小型无人机防除冰的实际运用。“这种由竹叶转化而来的微纳技术，将来可以运用到大型飞机、直升机、风力发电机、电线、公路等多个方面的防除冰中。”何洋满怀期待。

文：文汇报驻陕记者韩 宏  通讯员蔡金延 胡彦鹏

图：西北工业大学

编辑制作：韩 宏

责任编辑：朱 辉

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