具有三重热转换功能的聚合物表面的全生命周期除冰及高效防冰技术

《Advanced Materials》：Full Life Cycle Deicing and Efficient Anti-Icing Surface on Polymers with Triple Thermal Conversion Capability

超疏水石墨烯@NiO/Ni表面通过三重热转换实现高效抗冰和全生命周期除冰，激光激活与电镀制备。表面具有162.9°接触角，光热/电热去冰时间分别为150/141秒，磁热去冰仅需41秒。耐磨后内层Ni仍保持磁热性能，结合不同去冰方法实现长效除冰。成功应用于屋顶和输电线路。

　　

摘要

光/电热超疏水表面在防冰和除冰方面具有很大潜力，但其除冰性能往往会因磨损而下降，从而无法实现整个生命周期的除冰效果。本文采用激光活化、无电镀和电镀技术，制备了一种具有三重热转换能力的超疏水石墨烯@NiO/Ni表面，该表面能够在聚合物基底上实现高效的防冰和整个生命周期的除冰效果。最外层的石墨烯@NiO纳米结构赋予了表面优异的疏水性（接触角162.9° ± 2.3°）、延迟结冰性能（1377.7 ± 180.3秒）、光热除冰性能（150.0 ± 11.5秒）和电热除冰性能（141.3 ± 11.7秒），同时具备良好的机械强度。内部的Ni层使得该表面具有卓越的磁热除冰性能（41.0 ± 4.0秒）。需要注意的是，长时间使用或磨损会破坏表面的石墨烯@NiO层，而内部的Ni层则不受影响。因此，虽然表面的疏水性和光/电热除冰性能会因磨损而下降，但其磁热除冰性能反而得到提升。通过在不同阶段采用不同的除冰方法，可以使石墨烯@NiO/Ni表面具备整个生命周期的除冰能力。该表面具有可加工性、可扩展性，并且适用于多种基底，已在屋顶和输电线路等场景中得到成功应用。该方法为设计和制备具有整个生命周期除冰功能的材料提供了指导。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。