在未来火星探测任务中，粉尘积聚对太阳能电池、红外传感器等表面设备造成的性能衰退是亟待解决的关键问题。电动除尘屏障（Electrodynamic Dust Shield, EDS）作为一种非表面接触式除尘技术，通过施加多相高压交变电信号，在电极表面产生动态电场，从而驱动带电颗粒脱离表面，具备无磨损、低功耗、结构简洁等优点，已在月壤、火星尘埃模拟物等背景下显示出广阔应用前景。然而，当前EDS在低压、低重力、高附着力等典型火星环境因素共同作用下的除尘能力尚缺乏系统验证，其在真实工况下的适应性仍存在较大不确定性。
本研究在搭建的除尘动态过程可视化实验平台基础上，对比评估了EDS系统在常压（100 kPa）与火星等效低压（700 Pa，纯CO₂）环境下的除尘表现差异，并探讨了其中可能存在的物理机制差异。实验所用电极采用双面蚀刻技术制备为交错排列的平行线阵列，覆盖透明玻璃基底，驱动信号为两相矩形波（±5 kV，1–20 Hz），颗粒为预处理后的125–180 μm二氧化硅粉尘，利用高速摄像系统采集除尘过程，并通过图像处理算法提取除尘率（Dust Removal Rate, DRR）、颗粒轨迹与团聚行为等关键指标。
实验结果显示，在常压条件下，EDS系统能够在120 s内实现超过90%的除尘效率，且颗粒呈现出明显的“跃起-跳动-迁移”特征。结构参数方面，窄电极宽度（0.5 mm）与适中电极间距（1.5 mm）组合具有更高的DRR提升速度；驱动频率升高则有助于加快初始清除速率但对最终残留率影响有限。电极倾角的引入在小尺度系统中亦展现出重力辅助效果，有利于颗粒定向迁移与有效排出。
然而，在低压模拟火星环境中，EDS系统除尘效果出现明显退化。在保持驱动电压、频率与电极结构一致的条件下，仅少部分颗粒发生初始跃动，而大多数粉尘在表面“抖动后沉降”，导致整体DRR难以突破20%。图像观察还发现，颗粒间存在明显团聚倾向，形成较大的团簇颗粒后因惯性增强及浮力缺失而迅速沉积回原位，甚至引发二次污染。
结合实验观察与理论推导，本文初步提出火星环境下EDS除尘失效的多重机制推测：（1）低压下空气密度下降导致颗粒带电效率下降，空间电荷密度难以建立，颗粒难以获得足够库仑力以克服附着力；（2）气体浮力显著降低，颗粒在跃起后无法维持悬浮态，极易沉降回附着面；（3）粉尘间静电团聚效应增强，形成大粒径聚集体后响应频率变差，驱动失效几率增高；（4）虽然电晕放电门槛在低压下有所降低，但总体电离能力和离子密度不足以形成有效持续驱动电场，表现为“可见放电但驱动不足”的伪现象。
综上所述，本研究首次以实验数据对比方式揭示了EDS在典型火星模拟条件下除尘性能严重衰退的问题，为后续开展信号调控策略、电极结构改进、颗粒预荷电方案等研究提供了基础依据。同时也提示未来火星任务中，需综合考虑颗粒物理特性与环境响应机制，以实现EDS系统在真实火星工况下的可靠应用。
 

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