引用格式：
Peng C , Yang D , You Z ,et al.A Multilayer Photothermal Superhydrophobic Anti-Icing Coating Applied to Asphalt Pavement with Remarkable Wear Resistance[J].ACS Applied Materials & Interfaces.
由于其独特的防水性能，超疏水表面在道路防冰应用中表现出相当大的潜力。然而，在实际应用中，超疏水涂层的纳米级结构在车轮滚动作用下极易发生降解。为了在长时间车轮滚动下保持有效的疏水性，研制了一种多层超疏水防冰涂层。该涂层采用防冻蛋白(AFP)改性乳化沥青作为基材，碳纳米管(CNTs)和碳化硅(SiC)作为表面涂层。实验结果表明，AFP的加入提高了乳化沥青的粘度，从而稳定了涂层的纳米级结构。即使经过100次砂纸研磨和500轮滚动，涂层仍保持强大的疏水性。此外，当涂层受到长期高强度荷载的磨损时，暴露的AFP改性乳化沥青层继续表现出有效的防冰能力，显著延长了其表面水滴的完全冻结时间。此外，CNTs和SiC的掺入增强了涂层的光热转换性能，进一步提高了涂层在光照射下的防冰效率。总的来说，这种涂层在道路防冰策略中显示出应用前景。
图1. (a) FTIR光谱。(b)荧光显微镜下观察到的AFP改性乳化沥青。(c) AFP的防冰性能。(d)水在不同样品表面的冻结时间。
图2. EAC (a1, b1, c1)、CPHC (a2, b2, c2)、CSPHC-1 (a3, b3, c3)、CSPHC-2 (a4, b4, c4)和CSPHC-3 (a5, b5, c5)的接触角、滚动角和三维形貌。
图3. SEM图像(a1, a2)、二值化后的SEM图像(b1, b2)、拟合曲线(c1, c2)、轮廓曲线(d1, d2)和CNTs + SiC涂层的本征接触角测量(e1, e2)。
图4. 沥青的十二个分子模型。
图5. 水分子(a)、碳纳米管分子(b)、碳化硅纳米团簇(c)、沥青分子(d)、碳纳米管细胞(e)和碳纳米管/碳化硅细胞(f)模型。
图6. 由水分子和沥青(a)、碳纳米管(b)和碳纳米管/碳化硅(c)模型组成的两层结构。黏附能计算结果(d)。
图7. EAC、CPHC、CSPHC-1、CSPHC-2和CSPHC-3的热像图(a−e)。涂层表面温度随辐照时间的变化(f)。
图8. 在EAC、CPHC、CSPHC-1、CSPHC-2、CSPHC-3上冻结前(a1、a2、a3、a4、a5)和冻结后(b1、b2、b3、b4、b5)形成水滴。水滴在EAC、CPHC、CSPHC-1、CSPHC-2和CSPHC-3上的冻结时间(c)。换热示意图(d1, d2)。光热转换原理图(e1, e2)。
图9. CSPHC-3 (a1)和EAC (a2)涂层马歇尔试样在2 kW/m2光强下的热成像。CSPHC-3 (a3)和EAC (a4)涂层Marshall试样在4 kW/m2光强下的热成像。不同光强下CSPHC-3和EAC涂层马歇尔试件表面冰的融化时间(b)。冲击前后，涂覆EAC (c1, c2, c3)和CSPHC-3 (d1, d2, d3)涂层马歇尔试件的冰损伤。
图10. 室外除冰试验结果。
图11.磨砂后PSAEC (a1)和PSUEC (a2)不同区域的疏水性。磨砂后PSAEC (b1)和PSUEC (b2)的三维形貌。车辙后PSAEC (c1)、PSUEC (c2)、AEC (c3)和UEC (c4)的完整性。500次车辙后PSAEC (d1)、PSUEC (d2)、AEC (d3)、UEC (d4)表面水滴图像。不同车辙时间后PSAEC、PSUEC、AEC、UEC表面水滴接触角(e)。
图12. (a)轧轮前涂层的毛坯组织完整。(b)涂层粗糙结构磨损后，露出具有防冰作用的基体材料。
总结与展望
相应的成果以“A Multilayer Photothermal Superhydrophobic Anti-Icing Coating Applied to Asphalt Pavement with Remarkable Wear Resistance”为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces上，文章的通讯作者为彭超副教授。
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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