科研進展
蘭州化物所自潤滑防護涂層研究獲新進展
有機硅改性涂層具有優(yōu)異的低表面能自潤滑特性，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，降低覆冰強度。
中國科學院蘭州化學物理研究所固體潤滑國家重點實驗室材料材料表面與界面課題組近年來在有機硅改性涂層材料的設計、制備及防/除冰性能研究開展了系統(tǒng)研究并取得了系列進展。
近日，該團隊成員基于電熱-疏水潤滑協(xié)同理念，發(fā)展了一種有機硅改性的疏水自潤滑柔性電熱防/除冰薄膜，證實了該類型材料多場景適用性及高效防/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，通過噴涂工藝在電熱涂層表面涂覆有機硅改性丙烯酸酯涂層，賦予表面疏水自潤滑效果。通過靜態(tài)電熱除冰、模擬冰風洞動態(tài)防冰，證實了該類型疏水自潤滑電熱貼膜材料具有優(yōu)異的防/除冰效果。此外，該類型電熱防冰貼膜具有優(yōu)異的自清潔性能、機械性能，易粘接置換、電熱功率可控、表面發(fā)熱均勻的優(yōu)勢，為飛機、風電領域防除冰問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 柔性疏水自潤滑電熱防冰貼膜及電熱防除冰性能
此外，團隊成員受皮脂腺啟發(fā)，發(fā)展了一種自分泌自修復的低覆冰涂層材料，通過冰上摩擦實驗及分子動力學模擬，證實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，團隊成員通過表面接枝構筑多種聚硅氧烷疏水表面，通過系列對比實驗材料（全氟烷基表面、十八烷基表面），證實了聚硅氧烷修飾表面具有優(yōu)異的自潤滑、自清潔及延長結霜、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）覆冰強度及冰上摩擦系數(shù)，（b）除冰機理示意圖，（c）石蠟附著強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。
以上工作得到了國家自然科學基金、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)青年托舉計劃以及煙臺中科先進材料與綠色化工產(chǎn)業(yè)技術研究院的支持。
