MWCNTs光热相变超滑表面的制备及防/除冰性能研究

目的制备光热相变超滑表面,并研究不同含量的多壁碳纳米管(MWCNTs)和固体石蜡对防冰/除冰性能的影响。方法首先在纯Al表面刻蚀出微米结构,然后将MWCNTs、固体石蜡以及环氧树脂均匀混合后刮涂在处理后的Al基材表面,制备光热相变超滑表面,并对其润湿性、结冰/除冰性、机械稳定性以及自修复性进行表征。结果通过扫描电镜对涂层截面表征发现MWCNTs已经完全均匀分布在涂层内部。当用波长为808 nm、功率密度为0.5 W/cm2的近红外光(NIR)照射涂层,表层的固体石蜡融化成液体后水滴滑动角可由40°下降到5°,表现出极佳的滑动性能。在–20℃时,与纯Al基底相比,相变超滑表面可将水滴的结冰时长从27s延长至239s,其冰黏附强度降也只有34.9k Pa。得益于MWCNTs优异的光热性能,在NIR照射下,表面温度迅速升高,可在92s内实现快速除冰。此外,涂层在100次的循环摩擦后依然保持极低的冰黏附强度,并在NIR照射下可实现快速自修复。结论光热相变超滑表面相比于纯Al表面具有更加优异的防冰性,MWCNTs的加入,使表面具有快速除冰性。环氧树脂和固体石蜡则极大地提高了表面耐磨性以及自修复性,为长久的防冰/除冰提供了保障。