中国科学院兰州化学物理研究所吴杨和周峰ACS Applied Materials & Interfaces：用于高效防冰/除冰和防雾的坚固透明光热全疏涂层

引用格式：

Zhengyuan Li, Yizhe Liu, Yubao Liu, Kai Feng, Jing Li, Yang Wu, Feng Zhou (2024). Robust Transparent Photothermal Omniphobic Coating for Efficient Anti/Deicing and Antifogging, ACS Appl Mater Interfaces.

光学材料表面结冰、起雾，给日常生活带来各种问题。最近，一些光热涂层被报道通过提高表面温度来防止水滴的凝结或冻结。然而，由于其不透明性和机械耐磨性差，将其应用于实际条件是一个很大的挑战。在这项工作中，我们用简单的浸涂技术构建了一个坚固的透明光热全疏涂层。在涂层体系中，将光热聚吡啶纳米粒子引入到无机二氧化硅网络中，然后在无机二氧化硅层上接枝聚二甲基硅氧烷(PDMS)刷，使表面具有全疏性和耐污性。涂层的透明度和光热容量可以通过涂层的沉积次数来调节。此外，由于“液体状”PDMS刷的存在，该涂层具有优异的抗除冰性能，并明显减少了冰的粘附。更重要的是，该涂层具有出色的机械耐磨和自润滑性能，可以承受数千次摩擦循环而不损失性能。机械坚固的光热全疏涂层为透明基材在阳光照射下的防冰防雾提供了一条可行的途径。

图1. (a) PPy纳米颗粒及SPPy + PDMS涂层的制备。(b) SPPy + PDMS表面的SEM图像。(c) SPPy + PDMS和PET表面的FTIR和(d) XPS。

图2. (a) SPPy + PDMS涂层上的CA和SA。(b) SPPy + PDMS涂层上各种液滴的照片。(c)原始PET和SPPy + PDMS表面的拒水性试验。

图3.(a)抗污，(b)自洁，(c) SPPy + PDMS涂层表面的抗指纹能力。生PET作为对照。

图4. (a)不同沉积时间SPPy + PDMS涂层的透明度，(b)光热性能，(c)不同沉积时间SPPy + PDMS涂层的红外图像。(d) SPPy + PDMS的抗冰和除冰性能及原理图。以PET原膜为对照。

图5. (a) PET原表面和(b) SPPy*5 + PDMS表面雾滴形成过程的照片和显微照片，以及“1太阳”照射10 min下雾滴形成的示意图。内图为相应的红外图像。(c)安全护目镜上SPPy*5 + PDMS涂层示意图。(d)室温下安全护目镜在阳光下起雾试验。(e)护目镜在阳光照射下的红外图像。太阳辐照量为600w /㎡。

图6. (a)摩擦试验机方案。(b) 2万次循环中SPPy和SPPy + PDMS涂层的COF。(c)磨损试验示意图。(d) 3000次循环摩擦前后SPPy + PDMS和PPy + PDMS涂层的润湿性，(e) AFM图像，(f)显微照片。负载:1n，摩擦副:聚酯纤维。

总结与展望综上所述，本文采用浸涂技术制备了具有复合结构的透明光热涂层。将光热聚吡啶纳米粒子引入到无机硅胶网络中，并在其表面接枝PDMS链，使其具有全疏性和自润滑特性。通过调节SPPy层的沉积次数，可以控制涂层的透明和光热性能，在“1太阳”照射下，在- 25℃的环境下，表面温度可达到7.5℃，同时在565 nm处保持55%的透光率，这保证了明显的抑制起雾和融冰积累，并在寒冷的阳光照射下保持清晰的视觉。重要的是，由于其有机-无机结构，SPPy + PDMS涂层具有优异的机械耐磨性和自润滑性能。该方法为透明光热涂层的防冰防雾应用提供了新的途径。
原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsami.4c06623

相应的成果以“Robust Transparent Photothermal Omniphobic Coating for Efficient Anti/Deicing and Antifogging”为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces上，文章的通讯作者为吴杨和周峰。

 来源：超疏水防冰表面研究站