飛機、風力渦輪機、高壓線等戶外設施在寒冷的氣候條件下容易結冰，這可能會導致嚴重的安全事故。最近研究表明，超疏水表面可以減少過冷液滴的粘附，從而防止冰的形成。盡管超疏水表面具有防冰性能，但在低溫高濕條件下，過冷液滴容易在粗糙結構中凝結，導致結冰。考慮到這一點，超疏水光熱/電熱表面具有防冰和除冰的協同效應，被認為是解決結冰問題的有效方法。除防冰和除冰外，還需要對結冰情況進行準確監測，以提高除冰效率，降低能耗。因此，具有結冰檢測、防冰和除冰性能的多功能超疏水薄膜對提高設備運行可靠性、減少結冰危害具有重要意義。然而，目前還無法精確測量冰層厚度和監測結冰過程。因此，開發一種既能表現出防冰和光熱/電熱除冰性能的協同效應，又能準確監測結冰情況的多功能超疏水薄膜，仍然是一項艱巨的挑戰。
近期，河北工業大學胡寧/楊超團隊采用激光燒蝕技術成功制備了一種具有全面結冰監測、防冰和光熱/電熱除冰性能的多功能超疏水薄膜。
該薄膜由叉指型激光燒蝕石墨烯（LAG）平面電容傳感器和激光燒蝕聚四氟乙烯（PTFE）超疏水表面組成。 該傳感器能夠有效地監測冰的生長過程，并通過利用水、冰和空氣的介電特性差異來檢測冰的厚度。該超疏水表面的接觸角（CA）為159.5°，滑動角（SA）為3.5°，在-20°C下延長了4.9分鐘的結冰時間。利用LAG導電網絡的光熱和電熱效應，表面溫度分別達到108.4°C和43.2°C，光輻照度為2W/cm2，施加的電功率密度為0.135W/cm2，從而實現有效的除冰。因此，本研究制備的多功能超疏水薄膜在防冰和除冰方面具有巨大的潛力。
制備工藝示意圖 多功能超疏水薄膜的制備工藝示意圖。
結冰/除冰過程 (a)膠片整個結冰和除冰過程照片；(b)整個結冰和除冰過程中薄膜的電容變化。
數據來源與出處 相關研究成果以“Multifunctional superhydrophobic film with comprehensive icing monitoring, anti-icing, and photothermal/electrothermal deicing properties”為標題發表在《Progress in Organic Coatings》上。
免責聲明：本網站所轉載的文字、圖片與視頻資料版權歸原創作者所有，如果涉及侵權，請第一時間聯系本網刪除。
官方微信
《腐蝕與防護網電子期刊》征訂啟事
- 投稿聯系：編輯部
- 電話：010-62316606
- 郵箱：fsfhzy666@163.com
- 腐蝕與防護網官方QQ群：140808414
“海洋金屬”——鈦合金在艦船的
腐蝕與“海上絲綢之路”