阳光驱动型尖晶石CuFeMnO4/巴西棕榈蜡复合涂层：光热-超疏水协同策略在防冰与超快除冰中的应用

本文创新性地构建了尖晶石型CuFeMnO4/巴西棕榈蜡（CFMO/CW）复合涂层，实现光热转化与超疏水性能的协同增效。该涂层在250–2500 nm波段吸收率达96.7%，水接触角（WCA）达155.0±0.9°，冰核形成延迟486倍（-15℃环境），并在1-sun光照下120秒内融化4 mm冰层。其环境耐久性与机械稳定性优异，为极端环境下的防/除冰提供了绿色解决方案。

　　

Highlight

尖晶石CuFeMnO₄纳米颗粒与巴西棕榈蜡（CW）复合构建分级微纳结构

宽带光谱吸收（250–2500 nm）效率达96.7%

超疏水特性：水接触角（WCA）155.0±0.9°，滑动角（SA）3.2±0.2°

冰核延迟时间达47,689秒（-15℃），为裸铝板的486倍

1-sun光照下表面温升65.6±0.9℃（600秒），120秒内融化4 mm冰层

0.2-sun光照即可抑制霜层形成

耐受pH 1–13强酸强碱及3.5 wt%盐水腐蚀

经60 cm砂纸磨损与10次胶带剥离仍保持超疏水性

Materials and reagents

实验主要试剂来源详见支持信息Text S1：巴西棕榈蜡（CW, CP）购自BiDe，环己烷和乙酸乙酯购自Macklin，氢氧化钠及铜/铁/锰盐购自上海阿拉丁，水性环氧树脂及固化剂购自深圳吉田。

Synthesis of spinel-type CuFeMnO₄ nanoparticles

将硝酸铜三水合物、硝酸铁九水合物与硝酸锰四水合物按化学计量比溶解，配制总金属离子浓度0.450 mol/L的溶液。通过共沉淀法合成前驱体，经洗涤干燥后于马弗炉中以5℃/分钟升温至600℃煅烧4小时，获得尖晶石相CuFeMnO₄粉末。

Characterization of CuFeMnO₄ powders

如图2a所示，通过XRD分析不同煅烧温度下尖晶石前驱体的相演变。500℃煅烧样品衍射峰宽而弱，表明结晶度不足；600℃样品（311）、（400）、（511）晶面衍射峰锐化（2θ=30.1°、35.5°、57.2°），证实尖晶石相完全形成。

Conclusion

通过整合尖晶石CuFeMnO₄与生物基巴西棕榈蜡，成功开发出光热-超疏水双功能复合涂层。CFMO/CW涂层具有96.7%的宽谱吸收率（250–2500 nm）、稳定的Cassie-Baxter非润湿特性（WCA 155.0±0.9°, SA 3.2±0.2°），以及卓越的防冰/除冰性能，为极端环境下的表面防护提供可持续解决方案。