引用格式：
Huan Wei, Haihang Luo, Weiwei Fan, Yi Chen, Jun Xiang, and Haojun Fan. A Passive-Active Anti/Deicing Coating Integrating Superhydrophobicity, Thermal Insulation, and Photo/Electrothermal Conversion Effects, ACS Applied Materials & Interfaces Article ASAP,2024.
防冻涂料采用主动和被动相结合的方法，可以利用多种能源达到防冰效果。然而，较差的光热或电热性能和不可避免的热损失往往会降低它们的防冰/除冰效率。本论文以硫化铜负载活性生物炭(AC@CUS)为光电材料，以聚二甲基硅氧烷为疏水成分，以热膨胀微球为发泡剂，成功构建了集隔热、超疏水、光/电热效应于一体的防冰/除冰涂层。得益于超疏水和隔热的协同作用，水滴在涂层表面的冻结时间由150时延长至21时0时S，表现出优异的被动防冰性能。AC@CuS具有光热/电热效应，多孔膨胀微球减少了热损失，使涂层具有良好的光电转换性能。在0.2W/cm2电功率密度(EPD)和0.1W/cm2光功率密度(OPD)条件下，涂层温度分别从24℃提高到96.4℃和113℃。当OPD降低0.05W/cm2，EPD降低0.05W/cm2时，涂层表面的冰可在2.5min内快速融化，表现出协同除冰性能。此外，制备的涂层经过机械损伤、雨水冲击、紫外线照射、化学腐蚀和高温处理后，WCA仍保持在150°以上，良好的超疏水耐久性保证了涂层的抗/除冰耐久性。
图5. (a)EP-ACP随不同EPD的温度变化曲线；(b)温度随EPDs变化曲线；(c)0.10 W/cm2长期加热试验；(d) 0.20 W/cm2 EPD下涂层的时间-温度曲线和(e)升温速率曲线；(f-g)不同EPD下涂层的除冰性能；(h)冰在0.20 W/cm2的EPD下容易从EP-ACP上滑动；(i)界面模型。
图6. 液滴对(a)未电热EP-ACP、(b)ACP和(c)电热EP-ACP的冲击行为。(d−f)影响水滴在涂层上行为的界面模型。
图7. (a)不同涂层的吸收光谱；(b)0.1 W/cm2 OPD下不同涂层的温度曲线；(c)不同opd下EP-ACP的温度变化曲线和(d)红外相机图像；(e)以0.05 W/cm2的OPD长期加热EP-ACP；(f)加热-冷却循环实验下EP-ACP的温度变化曲线；(g)0.05 W/cm2 EPD和0.05 W/cm2 OPD作用下EP-ACP的温度变化；(h)除冰试验期间EP-ACP表面冰的照片。
图8. 接触角和滑动角随(a)砂纸磨损、(b)胶带剥落、(c)雨水冲击、(d)紫外线照射、(e)化学腐蚀和(f)高温处理的变化。
https://dx.doi.org/10.1021/acsami.4c08289
相应的成果以“A Passive-Active Anti/Deicing Coating Integrating Superhydrophobicity, Thermal Insulation, and Photo/Electrothermal Conversion Effects”为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces上，文章的通讯作者为四川大学范浩军教授。
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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