天氣日漸寒冷，人們穿上了防寒服禦寒保暖。但是像飛機、從就風力渦輪機、輸電線路和公路等基礎設施如果也怕冷該怎麼(m從大e)辦？記者11月17日從天津大學(xué)獲悉，該校化工學(但又xué)院張雷教授團隊成(chéng)功研發(fā)“超級塗層”。他就這(zhè)種(zhǒng)新型塗層能(néng)夠為雨雪戶外、高空、高寒等環境下的儀器設備穿上“防寒市玩服”，實現高效率、低能(néng)耗、無損傷防冰除冰。相關成(chén北筆g)果已發(fā)表于國(gu我校ó)際權威期刊《化學(xué)工程雜志》。

傳統方法除冰效率低耗能(néng)高

在高空高寒環境下，飛機、輸電線路等設火開備表面(miàn)結冰常常帶來重大經(制西jīng)濟損失，甚至造成(chéng)災難性事(shì)費秒故。目前主流除冰方法有電熱除冰、熱風除放工冰、機械除冰等。但這(zhè)些技舞術術方法通常效率低且耗能(néng)高。其他基于化學(xué)試劑（如噴讀船灑鹽溶液）的除冰方法雖可以降低水的凝固點、減少設備表面(mi他資àn)的積冰，但對(duì)環境有害且對(duì)金屬設備表面(miàn)有腐女銀蝕作用。

如何制備出一種(zhǒng)高效、節能(néng)、環保且适用于高空高寒費靜環境的防冰、除冰塗層成(chéng)為科你家學(xué)家面(miàn)臨的重要挑戰。

“目前比較前沿的塗層材料往往成(ché拿黑ng)本較高，或魯棒性比較差，也就(jiù)是說(shuō)不夠持久結實，容易通答被(bèi)破壞損傷。”研發(fā)團隊青年教師楊靜說(shuō雜章)，“這(zhè)些設備可能(néng)都(dōu)在戶外環境中了筆，有些還(hái)處在比較極端的環境，會(huì)遭遇冷新風沙侵襲等，如果塗層的魯棒性與穩定性不好(hǎo)，就(j就業iù)會(huì)影響長(cháng)司麗期除冰的效果。”

新材料為防結冰上了“三保險”

張雷團隊另辟蹊徑，利用新型兩(liǎ舞明ng)親性材料結合光熱碳纖維，研發(fā)出一種(zhǒng)利用太陽也熱光産熱的“超級塗層”。這(zhè)種(zhǒng)超級塗層融合了可降低冰點的來知親水鍊段PVP、低表面(miàn)能(néng)材料P上亮DMS、可吸收太陽能(néng)的光熱碳纖維，為防止設備表明事面(miàn)不結冰上了“三重保險”。

張雷解釋，設備表面(miàn)結冰，往往是水先附著(zhe)在材料的表面(下路miàn)而後(hòu)凍結成(chén樹山g)冰。“我們使用了親水鍊段，它可以束縛水分子，降低水開哥的冰點，相當于延遲了這(zhè)個過(guò)程。”

低表面(miàn)能(néng)材料P坐長DMS具有很低的附著(zhe)能(néng市弟)力，能(néng)降低冰雪附著(zh又慢e)。就(jiù)像不粘鍋因為有低表面(miàn)能(néng)材公遠料的塗層，所以炒菜的時(shí)候能(néng)達到(dà件也o)不粘的效果一樣(yàng)。

“我們把親水鍊段和低表面(miàn)能(néng)材料女友融合，制作成(chéng)為一老長種(zhǒng)新型兩(liǎng)親性塗老文料。”楊靜介紹，這(zhè)兩(l子歌iǎng)種(zhǒng)材料一風還個親水一個疏水，我們都(dōu)知道(dào)親水材料和疏水材料是不能(鐘請néng)互相融合的，就(jiù)像水錯嗎和油不能(néng)融合一樣(yàng)。為此，我們將(jiāng)煙秒低表面(miàn)能(néng)疏水鍊段兩(li南筆ǎng)端接上親水鍊段，形成(chéng)兩(liǎng)親公短性嵌段高分子，而後(hòu)再把這(zhè)種(zhǒng)兩地員(liǎng)親性高分子“編織”到(dào東鐘)低表面(miàn)能(néng)材料的交聯網絡中。由購銀于新鍊段中有低表面(miàn)能(né很能ng)鍊段，因此很容易與交聯網微動絡融合。親水鍊段會(huì)遷移到(dào)塗層表制黑面(miàn)，使這(zhè)種(zhǒng)新型塗層同時(shí)具備了降低到照冰點和附著(zhe)力兩(liǎng男西)種(zhǒng)性能(néng)。

而後(hòu)張雷團隊又把這(zhè)種(zhǒng)兩(liǎn體老g)親性高分子材料與納米碳纖維結合，納米碳纖維的加入不僅可以吸有員收太陽光産熱除冰，更由于它的疏水性而進(jìn)一步降低了PD放熱MS基塗層表面(miàn)的附著(zhe)力。“新醫會型塗層在太陽光照下，表面(miàn)溫度可以達到(dào)46℃。既可唱很以發(fā)熱融冰，又極大降低了冰附著(zhe)文她力，僅依靠風力、重力等自然條件些長，就(jiù)能(néng)使設備表面(miàn)的覆冰輕松脫落。道匠”楊靜說(shuō)。

工藝簡單成(chéng)本低穩定性高

實驗結果表明，這(zhè)種(zhǒng看的)新型塗層穩定性良好(hǎo)，經(jīng)過(guò)30次的循門山環抗冰測試，冰附著(zhe)強度都(dōu)沒(méi)有明顯的變化。而會員且可經(jīng)受酸雨、落沙的沖刷，甚至可耐受200次砂紙摩擦。村銀楊靜介紹，由于這(zhè)種(在照zhǒng)新型塗層利用的都(dōu)是材料本身固有的物理化學快兒(xué)性質，而非依賴塗層表面(miàn)上制備微結構或塗有潤畫下滑油等工藝方法，因此塗層抗冰性能(néng)更加穩定，魯棒性更突出。為美

“這(zhè)種(zhǒng)新型塗層利用了創新性的想法和設計，對(多腦duì)于塗層的原料配比和制作工腦自藝還(hái)有待優化。”張雷介紹，塗層利用的3種吃機(zhǒng)材料成(chéng)本都(dōu)不高，制作工藝懂紙也更适宜于産業化，因此未來實際應用的前景可期，有望成(chéng)為高空、戶舊錯外等環境下各類大型設備、精密儀器的“防寒服”。“下一步，我們將(j多銀iāng)緻力于開(kāi)發(fā)出更極端、惡劣環境下可以維持抗冰效愛朋果的塗層，相關工作正在研究過(guò鐵船)程中。”