科研進(jìn)展
蘭州化物所自潤(rùn)滑防護(hù)涂層研究獲新進(jìn)展
有機(jī)硅改性涂層具有優(yōu)異的低表面能自潤(rùn)滑特性，可有效減少水滴在涂層表面的附著，一定程度上能延緩積冰的形成，降低覆冰強(qiáng)度。
中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤(rùn)滑國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室材料材料表面與界面課題組近年來(lái)在有機(jī)硅改性涂層材料的設(shè)計(jì)、制備及防/除冰性能研究開(kāi)展了系統(tǒng)研究并取得了系列進(jìn)展。
近日，該團(tuán)隊(duì)成員基于電熱-疏水潤(rùn)滑協(xié)同理念，發(fā)展了一種有機(jī)硅改性的疏水自潤(rùn)滑柔性電熱防/除冰薄膜，證實(shí)了該類(lèi)型材料多場(chǎng)景適用性及高效防/除冰性能。
研究成員采用刮涂工藝在聚酰亞胺膠帶表面涂覆電熱涂料，保證了電熱涂層厚度均勻性和整體電熱功率一致性，通過(guò)噴涂工藝在電熱涂層表面涂覆有機(jī)硅改性丙烯酸酯涂層，賦予表面疏水自潤(rùn)滑效果。通過(guò)靜態(tài)電熱除冰、模擬冰風(fēng)洞動(dòng)態(tài)防冰，證實(shí)了該類(lèi)型疏水自潤(rùn)滑電熱貼膜材料具有優(yōu)異的防/除冰效果。此外，該類(lèi)型電熱防冰貼膜具有優(yōu)異的自清潔性能、機(jī)械性能，易粘接置換、電熱功率可控、表面發(fā)熱均勻的優(yōu)勢(shì)，為飛機(jī)、風(fēng)電領(lǐng)域防除冰問(wèn)題提供了新的解決方案。該工作以“Flexible Electrothermal Hydrophobic Self-Lubricating Tape for Controllable Anti-icing and De-icing”為題發(fā)表在ACS Applied Engineering Materials上，并入選封面文章（圖1）。
圖1 柔性疏水自潤(rùn)滑電熱防冰貼膜及電熱防除冰性能
此外，團(tuán)隊(duì)成員受皮脂腺啟發(fā)，發(fā)展了一種自分泌自修復(fù)的低覆冰涂層材料，通過(guò)冰上摩擦實(shí)驗(yàn)及分子動(dòng)力學(xué)模擬，證實(shí)了聚硅氧烷作為防除冰助劑的有效性（Prog. Org. Coat., 2023, 174, 107311, 圖2）。
圖2 （a）仿皮脂腺防除冰涂層的制備，（b）涂層表面形貌及冰上摩擦系數(shù),（c）除冰性能展示
前期，團(tuán)隊(duì)成員通過(guò)表面接枝構(gòu)筑多種聚硅氧烷疏水表面，通過(guò)系列對(duì)比實(shí)驗(yàn)材料（全氟烷基表面、十八烷基表面），證實(shí)了聚硅氧烷修飾表面具有優(yōu)異的自潤(rùn)滑、自清潔及延長(zhǎng)結(jié)霜、易除冰、易除蠟性能（Adv. Mater. Interfaces2022, 9, 2200160，圖3）。
圖3 聚硅氧烷表面、全氟烷基表面、十八烷基表面（a）覆冰強(qiáng)度及冰上摩擦系數(shù)，（b）除冰機(jī)理示意圖，（c）石蠟附著強(qiáng)度及表面粘附石蠟的微觀形貌
上述工作第一作者分別為聯(lián)合培養(yǎng)研究生萬(wàn)洋、劉鈺博、郝曉晴，蘭州化物所吳楊副研究員為通訊作者。
以上工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、蘭州化物所青年科技工作者協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟合作基金、甘肅省科協(xié)青年托舉計(jì)劃以及煙臺(tái)中科先進(jìn)材料與綠色化工產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院的支持。
