在自然界中，积冰是一种普遍存在的现象，它不仅影响日常生活，而且给通信设备、海洋、航空航天工业和极地探险带来了挑战。基础设施和交通设施结冰的增加可能导致重大的经济损失和灾难性事件。例如，输电线路上冰积聚会导致能量损失和信号塔倒塌。此外，结冰引起的安全隐患是全球性的问题。在不同的国家，由于道路结冰，每年都会发生大量的车辆碰撞，造成大量人员伤亡。传统的除冰方法，包括机械除冰、电热除冰和化学除冰，通常用于室外基础设施和交通运输。然而，这些方法效果不佳，能源消耗大，而且对环境有害。近年来，人们对开发更高效、更先进的涂层越来越关注，这些涂层可以在不进行任何干预的情况下抑制冰核形成并降低冰的粘附强度(τ)。
目前可以获得多种先进的防冰涂层，包括超疏水表面(SHSs)、液体浸润和类液体表面以及其他防冰表面。基于不同的机制，它们在防止结冰方面表现出高效性。受荷叶启发的超疏水表面(SHSs)具有低表面能，结合其固有的纳米结构，表现出优异的拒水能力，并将冰的粘附强度（τ）降低到很低的水平。然而，在极端寒冷和潮湿的环境中，超疏水涂层的冻结是不可避免的，由于冰和超疏水涂层之间的互锁效应，导致τ值很高。不仅如此，超疏水材料的粗糙结构在机械除冰过程中容易受到破坏，导致其除冰能力减弱。
光滑注液多孔表面(SLIPS)材料主要是将润滑液体注入不同结构的基材中，用液-液界面代替传统的液-固界面。在涂层表面引入液体层有助于防止底层基材结构的损坏。此外，SLIPS表面无缺陷，具有低滑动角和高液体流动性的特性。这些特性有助于表面暴露于大量液体污染物时具有优异的防污和防冰能力。最近，一种具有分子刷结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)软涂层被开发为新型防冰材料。该结构通过减少聚合物链之间的纠缠，有效降低了涂层的模量，具有低粘附强度和出色的机械性能。这两种液态材料面临的问题是在应用过程中润滑剂的损失，导致τ值升高、耐久性差，而很少有人深入探索冰缺陷损失的机制。
近期，四川大学何波兵团队基于氢键动态交联的超分子网络，制备了一种含硅油液滴的润滑涂层（X-PUa），该涂层具有优异的自修复和自分泌性能。
以线状聚脲为基材，低粘度硅油(SO)为润滑剂，制备了一系列耐久、快速自修复性能的超润滑涂层(X-PUa)，涂层中硅油(SO)的含量对液滴大小、分泌能力、自修复性能和抗结冰性能有重要影响。这些涂层能够长期分泌润滑剂，其中含60wt%硅油的涂层（60-PUa）的冰粘附强度仅为2.7±0.5 kPa，即使经过30次除冰循环后，仍能保持在9.6±1.4 kPa以下，具有稳定的抗冰效果。经过40次结冰和除冰周期后，24h恢复后τ值可降至15 kPa。在-15°C的温度下，60-PUa的结冰延迟时间可延长至870秒。该涂层不仅提高了除冰能力，而且还具有优异的水滑动性能，水滴在60-PUa上可在自重作用下以4.7°的倾角滑动。此外，该涂层还具有优异的自修复性能，在室温下修复效率达到76.73%，受损涂层的τ值可恢复到5 kPa。因此，本研究为制造多功能、耐用的光滑注液多孔表面（SLIPS）提供了一种简便方法，有助于将SLIPS更广泛地应用于抗冰领域。。
制备/机理/自组装过程
(a) X-PUa制备；(b)防冰机理；(c)自组装过程
合成路线
(a) PUa的合成；(b) PDI共轭APT-PDMS的合成。
水接触角
(a) 不同SO负载量涂层的WCA和WSA；(b) 60-PUa水接触角与时间变化曲线；(c) 水滴在X-PUa上滑动快照。
数据来源与出处
相关研究成果发表在最新一期的《Progress in Organic Coatings》上。
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