TiN负载光热超疏水涂层的创新设计：集成被动防冰、主动除冰与耐腐蚀功能

本文开发了一种新型TiN负载光热超疏水涂层（ZIF-8@PDA@PF-POS@EP-TiN），通过协同ZIF-8@PDA@PF-POS与TiN颗粒，实现超疏水性（水接触角153.1°±1.3°，滑动角1.0°±0.1°）、优异机械稳定性及高效光热转换能力。涂层表现出卓越的防腐蚀性能（电荷转移电阻达2.45×1010 Ω cm2），显著延迟结冰（-10°C和-20°C下分别延长15.1倍和19.7倍），并可在模拟太阳光照下快速除冰（393秒内完全融化-10°C冰层）。该研究为极端环境（如海上设施与航空航天系统）提供了多功能防护解决方案。

　　

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Materials and reagents

葡萄糖酸锌（ZnG, C₁₂H₂₂O₁₄Zn·xH₂O, 98.0%）与2-甲基咪唑（2-MIM, C₄H₆N₂, 98.0%）购自上海阿拉丁生化科技有限公司。盐酸多巴胺（DA, C₈H₁₁NO₂·HCl, 98.0%）、正硅酸乙酯（TEOS, C₈H₂₀O₄Si, 98.0%）、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷（PFDTES, C₁₆F₁₇H₁₉O₃Si, 96.0%）及氮化钛（TiN, 20 nm, 99.9%）源自上海麦克林生化有限公司。无水乙醇（C₂H₆O, 99.7%）、氨水等试剂均采用分析纯级。

Chemical composition analysis of ZIF-8@PDA and ZIF-8@PDA@PF-POS

图2a展示了ZIF-8@PDA@PF-POS、ZIF-8@PDA及模拟ZIF-8的XRD图谱。ZIF-8@PDA与ZIF-8@PDA@PF-POS均呈现模拟ZIF-8的所有特征衍射峰，证实PDA和PF-POS功能化后ZIF-8晶体结构保持完整。图2b的FTIR光谱进一步佐证了这一结论：ZIF-8@PDA在500–1500 cm^?1范围内的吸收峰归属于ZIF-8骨架的伸缩与弯曲振动，而1580 cm^?1处的特征峰对应PDA的芳香环振动，证明PDA成功修饰。ZIF-8@PDA@PF-POS在1140 cm^?1和1206 cm^?1处出现强吸收带，归因于PF-POS中C–F键的振动，表明全氟烷基链已成功接枝。

Conclusion

总之，我们成功开发了一种多功能TiN负载光热超疏水涂层，集成了被动防冰、主动除冰与防腐蚀性能。通过将ZIF-8@PDA@PF-POS与TiN颗粒引入环氧树脂基质，形成分级微纳结构，确保超疏水性、机械稳定性及高效光热转换能力。涂层表现出卓越的防腐蚀性能，电荷转移电阻较裸铝合金提高六个数量级，同时显著延迟结冰并实现快速光热除冰。该涂层为海上基础设施和航空航天系统等恶劣环境提供了可靠且节能的防护解决方案。