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Wang Y, Zhang K, Cui X, et al. A Transparent Photo/Electrothermal Composite Coating with Liquid-like Slippery Property for All-Day Anti-/De-Icing[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2024, 16(31): 41400-41408.
积冰是一种常见现象，会导致性能下降和安全问题，影响系统如太阳能电池板、飞机等。被动防冰表面如SLIPS虽有低结冰粘附力，但因润滑油流失限制了其应用。为提高耐久性，开发了共价接枝PDMS刷的替代方案。然而，被动防冰不足以应对动态结冰，需结合主动防冰技术。太阳能光热防冰是一种新型节能技术，但受限于阳光强度。为解决此问题，透明光热涂层结合了光效应和光热效应，但仍面临光谱选择性等局限。理想的涂层应具备高透明度、光谱选择性及低冰粘附力。
北京航空航天大学陈华伟教授团队开发了一种双层防冰/除冰涂层结合透明液体状滑和光/光性能（T-SEPC）。通过在环氧树脂中加入聚二甲基硅氧烷单甘酯封端（PDMSME）、掺铯三氧化钨（CWO）和苯并三氮唑（BTA）制备了顶部透明光滑光热层。PDMSME刷可以接枝到环氧树脂中，形成液体状层，为涂层提供稳定的光滑性能。涂层材料的组成通过分别通过BTA和CWO选择性地吸收UV和NIR来实现光谱选择性，同时保持可见光的高透射率。该涂层具有高达77%的可见光透射率和对紫外线和近红外光的高吸收率，在1个太阳照射下可使温度升高35 °C。制造底部氧化铟锡层以在复合涂层上赋予抗蚀能力，从而实现全天候除冰。
图1. 透明高效防除冰多功能联轴器示意图。(b)高透明度T-SEPC薄膜示意图。(c)EP/PDMSME涂层、PEA、PDMSME和环氧树脂的ATR-FTIR光谱。具有（d）不同CWO/BTA比率和（e）厚度的T-SEPC的透射光谱。(f)T-SEPC的SEM图像和（g）EDS元素分析。
图2. (a)10 μL各种液体在T-SEPC上的水接触角和滑动角，以及T-SEPC的滑动性能。(b)各种10 μL液体在倾斜7°的T-SEPC上滑动过程的选定图像。(c)不同添加量T-SEPC与CWO、PDMSME的水滑动角。T-SEPC上的WCA和WSA作为（d）水pH值和（e）水温的函数。(f)T-SEPC覆冰附着试验装置及低冰附着机理示意图。具有不同量的添加的（g）PDMSME和（h）CWO的T-SEPC的冰剪切粘合。(i)在结冰/除冰循环试验期间样品T-SEPC、SLIPS和环氧树脂的冰剪切粘附力。T-SEPC在不同（j）储存时间、（k）紫外（UV）辐射时间、（l）在80 ℃下加热时间、（m）胶带剥离循环下的滑动特性。(n)T-SEPC和SLIPS的喷水冲击试验。样品倾斜角度为45°，水龙头与样品之间的距离为10 cm。(o)耐久性测试后T-SEPC的可见光透射率。
图1. (a)T-SEPC在不同电压下的电热温度变化曲线。(b)TSEPC在光功率密度下的光热温度变化曲线。T-SEPC在2 V电压下的温度变化过程（c）和太阳光辅助下的热红外图像（d）。(e)T-SEPC在不同电压和光功率密度下的热红外图像。(f)T-SEPC在2 V和1个太阳辅助下循环加热-冷却过程中的温度变化。(g)光/电热低冰附着力的原理，以及T-SEPC在不同温度下有、无电压或阳光下的冰附着强度。
图1. (a)实验装置的示意图。(b)在1.8度太阳光照下照射后的磨砂（I）玻璃和（III）T-SEPC膜的照片，以及在1.8度太阳光照下和在没有1.8度太阳光照下施加5V电压辅助的磨砂T-SEPC膜的照片。(c)连续10个循环的光热、光致变色和光/光效应的变色时间。(d)除冰实验装置的示意图。除冰（e）处理照片和（f）T-SEPC和玻璃在光热、紫外光和光/紫外光条件下的时间。
相应的成果以“A Transparent Photo/Electrothermal Composite Coating with Liquid-like Slippery Property for All-Day Anti-/De-Icing”为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces上。
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中国民用航空飞行学院何强教授团队依托高高原航空安全验证实验室与四川省全电通航飞行器关键技术工程研究中心等省重平台，主要研究方向为表面防除冰，航空橡胶密封等。欢迎相关文献投稿，交流合作。
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