【本報訊】伊利諾大學厄巴納-香檳分校（University of Illinois Urbana-Champaign，簡稱 UIUC）的研究團隊，近期在霜層形成領域取得重大突破，挑戰了學界長久以來對結霜過程的認知。由格蘭傑工程學院（The Grainger College of Engineering）的內納德·米利科維奇（Nenad Miljkovic）教授領軍，研究團隊成功揭示了一種先前未知的霜層擴散機制，並將其命名為「懸浮冰橋」（suspended ice bridges）。這項發現不僅深化了科學界對冰晶生長動力學的理解，更為未來開發高效防霜技術提供了全新的理論基礎。
顛覆傳統認知：發現「懸浮冰橋」機制
長期以來，科學界普遍認為霜層的形成主要依賴於表面上的液滴凝結與凍結，隨後透過接觸點進行擴散。然而，米利科維奇教授的研究團隊透過精密實驗觀察發現，霜層在特定條件下並非僅透過表面接觸傳播，而是會形成一種懸浮於表面之上的冰橋結構。這種結構能夠跨越表面微小的間隙或缺陷，直接連接相鄰的冰晶，從而加速霜層在物體表面的覆蓋速度。這一發現徹底改變了過去對於霜層生長路徑的單一解釋，為材料科學領域注入了新的研究動向。
研究團隊指出，這些懸浮冰橋的形成與表面能（surface energy）及環境濕度有著密切關聯。當環境條件達到臨界點時，水蒸氣會在表面上方直接凝華，形成細長的冰絲狀結構，這些結構隨後演變為連接各個冰晶核的橋樑。此機制解釋了為何在某些疏水性表面上，霜層依然能以驚人的速度擴散，即便表面本身並不具備良好的親水性。透過對這一過程的精確建模，研究人員得以更深入地剖析冰晶生長背後的物理規律，並為後續的防霜策略奠定關鍵的科學依據。
阻斷霜層擴散：創新技術的應用潛力
在釐清了懸浮冰橋的運作機制後，研究團隊進一步探討如何利用此發現來阻斷霜層的擴散。透過精確控制表面的微觀結構與化學性質，研究人員成功開發出一種能夠有效抑制冰橋形成的新型表面處理技術。這項技術的核心在於透過改變表面幾何形狀，使得冰晶無法在相鄰點之間建立穩定的連接，從而將霜層的擴散限制在極小範圍內。這項突破性進展，對於航空航太、能源傳輸及冷凍冷藏設備等極度依賴防霜技術的產業而言，無疑是一項重大的技術福音。
此外，這項研究成果也展現了在極端氣候條件下維持設備運作的潛力。傳統的防霜塗層往往隨著時間推移而失效，或是在高濕度環境下表現不佳，但基於懸浮冰橋機制所開發的防護手段，能夠從物理結構層面直接阻斷冰晶的傳播路徑，具備更長效的穩定性。米利科維奇教授強調，這項研究不僅僅是理論上的發現，更具備高度的工程應用價值。未來，研究團隊將持續優化表面設計，目標是將此技術推廣至更廣泛的工業應用場景，以解決長期困擾各界的結霜與積冰問題。
跨學科研究展望：邁向更高效的防霜未來
此次由伊利諾大學厄巴納-香檳分校（UIUC）發布的研究，標誌著材料科學與熱力學領域的一次重要跨越。透過結合先進的顯微成像技術與計算模擬，研究團隊成功將微觀的冰晶生長過程具象化，並將其轉化為可控的工程參數。這種從基礎科學發現到應用技術開發的完整路徑，為未來相關領域的研究樹立了典範。隨著全球氣候變遷帶來的極端天氣挑戰日益增加，如何有效管理表面結霜，已成為提升基礎設施韌性與能源效率的關鍵課題。
展望未來，米利科維奇教授及其團隊計畫進一步探索不同材料表面對懸浮冰橋形成的影響，並嘗試將此機制應用於更多元化的環境條件中。這項研究不僅挑戰了既有的科學假設，更為開發下一代抗結冰材料提供了清晰的方向。隨著相關技術的成熟與商業化潛力的釋放，預計將能顯著降低各類工業設備因結霜而導致的能源損耗與維護成本。這項於 2026 年 6 月 2 日發布的重大研究成果，無疑將在國際材料科學界引發廣泛迴響，並持續推動防霜技術的革新與發展。
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原始資料來源: GO-AI-6號機
Date: June 2, 2026