在聚合物表面构造超疏水涂层结构的防冰材料面临耐久性差的问题。在本工作中，我们以聚丙烯（PP）为基体、磁性光热四氧化三铁粒子（Fe₃O₄）作为填料，在注塑成型工艺中增设磁场为新的外场条件，批量制备超疏水光热防冰微纳结构表面。在剪切流场和磁场耦合作用下实现磁性光热粒子取向和在制品表层富集程度，提升微纳型腔的填充率，极大缩短传热路径，大幅提升光热转化效率。基于外磁场辅助微注塑成型的方法构建了横截面光热粒子径向分层分布的PP/Fe₃O₄复合材料，通过外磁场的作用将磁性粒子吸引至复合材料表层，有效提升光热除冰性能。通过多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics^®阐述磁性填料在外磁场和流场耦合力场作用下的迁移机制，对粒子定向迁移分布的影响因素做了详细分析，并将数据分析结果中磁性粒子的迁移路径和聚集状态进行可视化展示。引入实验测得的粒子分布数据和熔体流变数据至仿真模型中，完善并验证仿真模型。

图1.磁性粒子模拟仿真分布示意图

该工作发表在Materials (https://doi.org/10.3390/ma15134632)

文章信息：Gu Hang,Guofeng Qin, Anfu Chen,* MingkeLi, Dejie Huang, Zhangyuan Peng, Jingjing Zhang, and Caihong Lei. DirectionalMigration and Distribution of Magnetic Microparticles in Polypropylene-MatrixMagnetic Composites Molded by an Injection Molding Assisted by ExternalMagnetic Field. Materials, 2022, 15: 4632. IF:3.748