天氣日漸寒冷，人們穿上了防寒服禦寒保暖。但是像飛機、風力渦劇對輪機、輸電線路和公路等基礎設施如果也怕兒一冷該怎麼(me)辦？記者11月17日從天津大學(xué)獲悉，該校化工學(xu現開é)院張雷教授團隊成(chéng)功研發(fā)“超級塗層”。這(zhè草海)種(zhǒng)新型塗層能(néng)夠為戶外、高空、高寒等環境下的儀拍放器設備穿上“防寒服”，實現高效率、低能(néng)耗、笑很無損傷防冰除冰。相關成(chén著歌g)果已發(fā)表于國(guó)際權時笑威期刊《化學(xué)工程雜志》。

傳統方法除冰效率低耗能(néng)高新做

在高空高寒環境下，飛機、輸電線路等設備表面(mi弟高àn)結冰常常帶來重大經(jīng)濟損失，甚至造成(chéng分書)災難性事(shì)故。目前主流除冰方法有電熱除冰、熱風除冰、路南機械除冰等。但這(zhè)些技術方法通常效率低且耗能(néng)高。其他基話林于化學(xué)試劑（如噴灑鹽溶液）的除冰方法雖可以降低水的凝固點、減少火紅設備表面(miàn)的積冰，但對(duì)環境有害且對(什工duì)金屬設備表面(miàn)有火森腐蝕作用。

如何制備出一種(zhǒng)高效、節高是能(néng)、環保且适用于高空高寒環境呢區的防冰、除冰塗層成(chéng)為科學(x近近ué)家面(miàn)臨的重要挑戰。

“目前比較前沿的塗層材料往往成(chéng)本較高，或魯棒性比較差，也就(報費jiù)是說(shuō)不夠持久結實，容易被(bèi)破壞損傷。”知土研發(fā)團隊青年教師楊靜說(shuō)，“這(zhè)些設備可能(nén秒公g)都(dōu)在戶外環境中，有些還(há中通i)處在比較極端的環境，會(h拿小uì)遭遇風沙侵襲等，如果塗層的魯農費棒性與穩定性不好(hǎo)，就(jiù)會(huì)影響長(cháng國雜)期除冰的效果。”

新材料為防結冰上了“三保險”

張雷團隊另辟蹊徑，利用新型兩(liǎng)親性材料結合光熱碳間愛纖維，研發(fā)出一種(zhǒng)利用太陽老電光産熱的“超級塗層”。這(zhè)種(zh聽讀ǒng)超級塗層融合了可降低冰點的親水鍊段章藍PVP、低表面(miàn)能(néng)材料PDMS、可吸收太陽能(né的北ng)的光熱碳纖維，為防止設備表面(miàn)不結冰上又對了“三重保險”。

張雷解釋，設備表面(miàn)結冰，往往是水先附著(zhe)在材料的表面議話(miàn)而後(hòu)凍結成(chéng)冰。“我們使用了親水鍊段，它購都可以束縛水分子，降低水的冰點，少不相當于延遲了這(zhè)個過(guò)程。”

低表面(miàn)能(néng)材料PDMS具有很低的附著(zhe)地路能(néng)力，能(néng)降低冰雪附著(zhe什要)。就(jiù)像不粘鍋因為有低知城表面(miàn)能(néng)材料的塗層，所以金妹炒菜的時(shí)候能(néng)達到(dào)不粘的效果一樣(yàng)。

“我們把親水鍊段和低表面(miàn)自廠能(néng)材料融合，制作成(chéng)為一種(zhǒng)新型兩(l睡現iǎng)親性塗料。”楊靜介紹，這(zhè)兩(liǎ他花ng)種(zhǒng)材料一個親水一個疏水，我們都(dōu)知道(dào)親南裡水材料和疏水材料是不能(néng)互相融合的，就(j不還iù)像水和油不能(néng)融合一樣(男冷yàng)。為此，我們將(jiāng)低表面(miàn鐵多)能(néng)疏水鍊段兩(l少們iǎng)端接上親水鍊段，形成(ch木黑éng)兩(liǎng)親性嵌段高分子，而後(hòu)再把這(zhè)種(女雪zhǒng)兩(liǎng)親性高分子“編織”到(dà場商o)低表面(miàn)能(néng)秒大材料的交聯網絡中。由于新鍊段中有低表面(miàn)能(néng)鍊段，車機因此很容易與交聯網絡融合。親水鍊段會(呢要huì)遷移到(dào)塗層表面(草長miàn)，使這(zhè)種(zhǒng)新型塗層同時(shí)具備了降低刀謝冰點和附著(zhe)力兩(liǎng)種(zh放朋ǒng)性能(néng)。

而後(hòu)張雷團隊又把這(zhè務厭)種(zhǒng)兩(liǎng)親性劇器高分子材料與納米碳纖維結合，納米碳纖維的加入不僅可以吸收太陽光産熱除房腦冰，更由于它的疏水性而進(jìn)一步降低了PDMS基塗層動路表面(miàn)的附著(zhe)力。“新型塗層在太慢謝陽光照下，表面(miàn)溫度可以達到(dào朋都)46℃。既可以發(fā)熱融冰，又極大降低了冰附路到著(zhe)力，僅依靠風力、重力等自然條件，分計就(jiù)能(néng)使設備表面(miàn)的覆冰輕松脫落。”楊靜說(請女shuō)。

工藝簡單成(chéng)本低穩定性高

實驗結果表明，這(zhè)種(zhǒng)新型塗層穩定離舊性良好(hǎo)，經(jīng)過(guò)30次的循環抗冰測試花歌，冰附著(zhe)強度都(dōu)沒爸書(méi)有明顯的變化。而且可經(jīng少學)受酸雨、落沙的沖刷，甚至可耐受200次砂紙摩擦。楊靜介紹，由于這(zh機道è)種(zhǒng)新型塗層利用的都(dōu亮們)是材料本身固有的物理化學(xué)性質，而非依賴塗層表畫麗面(miàn)上制備微結構或塗有潤滑油等工藝方法，因此塗層抗冰性能能人(néng)更加穩定，魯棒性更突出。

“這(zhè)種(zhǒng)新型塗層利用了創新性的想法和設計，對(d都請uì)于塗層的原料配比和制作工藝還(hái)有待優化玩相。”張雷介紹，塗層利用的3種(zhǒng)材料成(chéng)本都(dōu)不媽下高，制作工藝也更适宜于産業化，因此未來實際應用的前景可期，有望成(chéng作現)為高空、戶外等環境下各類大型設備、精密儀器的“防寒服”。“下一步，我湖好們將(jiāng)緻力于開(k書有āi)發(fā)出更極端、惡劣環境下可以維持抗冰效果的塗層資少，相關工作正在研究過(guò)劇村程中。”