光热超疏水材料的制备与防、除冰性能研究

户外设备表面结冰给人类生活和生产带来了众多不便,研究具有防结冰性能和除冰性能的新一代防、除冰材料对于户外设备的持久稳定运行具有重要意义。本文利用模板法将三氧化二钛(Ti_(2)O_(3))粉末和聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合制备具有规则阵列结构的光热超疏水材料,并研究其防结冰性能与光热除冰性能。得益于Ti_(2)O_(3)优异的光热性能,制备的材料在100 mW/cm^(2)光照条件下的光热温升可达55℃,冻结在表面的液滴可在200 s内融化,具有优异的光热转换与光热除冰性能。而PDMS材料固化后本征疏水,加规则阵列微结构后赋予材料优异的超疏水性能,其接触角高达153°,滚动角小于5°。无光照时的结冰延迟时间长达1300 s,是无光热材料表面结冰延迟时间的3倍。而在光照时由于其优异的光热性能,液滴在长达6 h的结冰测试中尚未结冰,表明材料具有优异的光热防结冰性能。研究结果论证了利用自然界丰富太阳能进行除冰的可能性,为户外设备表面除冰技术提供新的方式。

聚苯胺光热超疏水防冰涂层的制备及其防冰除冰性能

首先以全氟癸基三乙氧基硅烷(FAS)修饰聚苯胺(PANI)得到改性材料F-PANI,进而与有机硅树脂(SR)复合得到兼具光热与超疏水性能的功能性涂层(F-PANI涂层)。该涂层的接触角为150.8°,滚动角为3°。具有较好的力学性能、自清洁性能和防腐性能。在20℃,1 Sun条件下,F-PANI涂层表面可以在5 min内达到83.5℃。在低温条件下,涂层同样表现出优异的光热性能。在-25℃,1 Sun条件下,涂层表面的水滴在830 s时完全冻结。与SR涂层相比,结冰速度明显延迟。在-15℃,1 Sun条件下,F-PANI涂层具有一定的除霜和除冰能力。

飞秒激光加工镍箔构建三维多孔结构用于防除冰

结冰对人类的日常生活和工业应用造成巨大的危害,而超疏水表面因其不消耗外部能量即能有效地用于防除冰而受到人们的特别关注;提出一种使用乙醇辅助飞秒激光制备三维多孔超疏水表面的方法,并研究其在不同激光加工参数下的性能。制备的三维多孔结构可以将照射在超薄镍箔表面的太阳光有效吸收,其太阳照射饱和温度是裸镍表面的1.36倍,可有效地提高光热除冰效率。此外,该结构在材料表面会形成一层稳定的气膜,使其具有优异的超疏水性能。这种简单快速的三维多孔超疏水表面制备方法,将在防除冰、光电子、物理和化学等领域展现广阔的应用前景。

功能性超疏水涂层在极地抗冰领域的应用研究进展

就结冰机理、超疏水表面浸润理论和界面的抗冰特性进行了综述,然后对不同方法制备的超疏水涂层在抗冰领域的应用进行了讨论和总结。最后,针对超疏水涂层在除冰方面存在的缺陷,提出了具有光热、电热等功能性超疏水涂层策略,并全面介绍了目前的研究现状。