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南京理工大学《AMI》:多孔石墨烯基光热超疏水表面,具有强大的防冰性和高效除冰性

日期: 来源:材料分析与应用收集编辑:carbon_art

1成果简介 


积冰问题给日常生活和工业应用带来巨大不便。尽管超疏水表面有望防止结冰,但它们在极端环境中可能变得无效。本文,南京理工大学陈雪梅教授团队在《Adv Mater Interfaces》期刊发表名为“Porous Graphene-Based Photothermal Superhydrophobic Surface for Robust Anti-Icing and Efficient De-Icing”的论文,研究采用激光诱导石墨烯(LIG)技术制备了铝基底上持久的光热超疏水表面(SHPo-LIG@Al)。由于石墨烯的光热效应,表面表现出高光吸收率(约98%)和高效的光热转换(在太阳下15分钟内表面温度上升到65°C)。与传统的超疏水表面(SHPo-Al)相比,通过改变太阳光强度,在SHPo-LIG@Al表面实现了超长的液滴冻结时间甚至液滴解冻。

此外,有趣的是,在1个太阳或2个太阳下,在沉积液滴的三相接触线周围形成卫星凝聚液滴;卫星冷凝液滴会逐渐蒸发直至消失,然后在2个阳光下,气泡开始在沉积液滴下方的固体表面上成核。此外,SHPo-LIG@Al表面在阳光照射下表现出延缓结霜和显著的除冰/除霜耐久性,以及自清洁、化学稳定性和耐腐蚀性。本研究可为开发用于防冰/除冰应用的光热超疏水表面提供重要见解。

2图文导读  


图1、PI@Al和SHPo-LIG@Al的制造过程示意图。


图2、SHPo-Al和SHPo-LIG@Al表面的表征


图3、SHPo-Al和SHPo-LIG@Al表面的光热性能


图4.防冰性能


图5、a) SHPo-Al和SHPo-LIG@Al表面的霜冻形成动力学。b) 在 1 次阳光照射下,SHPo-Al 和 SHPo-LIG@Al 表面的光热诱导霜融化。c) SHPo-LIG@Al表面在 10 次除霜循环中的接触角和滚动角。d) 在 1 次阳光照射下,SHPo-Al 和 SHPo-LIG@Al 表面的光热诱导冰融化。e) 10 次结冰/除冰循环中 SHPo-LIG@Al 表面的接触角和滚动角。比例尺:1厘米。


图6、 自清洁和化学稳定性

3小结 


综上所述,我们成功地在Al基底上通过激光诱导聚酰亚胺(PI)石墨烯(LIG)制备了具有多孔网络结构的光热超疏水表面(SHPo-LIG@Al),在阳光照射下具有强大的防冰性和高效除冰性。光热SHPo-LIG@Al表面具有经济/可扩展的制造工艺、高光热效率和长期稳定性,在防霜/防冰和除霜/除冰应用中具有巨大潜力。


文献:

https://doi.org/10.1002/admi.202201758

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来源:文章来自AMI网站,由材料分析与应用整理编辑。


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