摘要
结冰、结霜等自然现象给人们的生产生活带来不便，甚至危害生命和财产安全。仿生超疏水涂层因其独特的浸润性，在抗结冰领域备受关注。超疏水涂层在引入光热功能后，有助于实现全天候防冰，展现出极佳的应用前景。然而，现有光热超疏水表面制备策略存在明显不足，如加工方式复杂，加工过程危害环境，表面光热转换率低下，表面耐用性差等。为了解决这些问题，本文通过简单的喷涂技术制备了一种耐用的光热超疏水涂层，该涂层可广泛适用于多种表面，具有优异的防冰/除冰性能和耐用性。主要内容如下： 提出了一种工艺简单的光热超疏水涂层，解决了光热超疏水表面制备过程复杂且污染环境的问题。首先，利用由多壁碳纳米管、纳米SiO2、聚硅氮烷和环氧树脂组成涂料，通过喷涂的方法制备耐用光热超疏水涂层。其次，对涂层成分进行优化。结果表明，当混合树脂中环氧树脂质量分数为30%，纳米SiO2与多壁碳纳米管质量比为2∶1，且粉末和树脂质量比为0.6∶5时，涂层表现出优异的光热及超疏水综合性能，接触角为156°±2°，滚动角为7°±1°。表面元素分析结果显示，涂层主要由C、O和Si三种元素组成，无危害环境的元素或官能团等，具有环保友好的特点。最后，展示了涂层在自清洁方面的基础应用，证明了其应用潜力。 提出的光热超疏水涂层具有优异的防冰、光热除冰性能以及耐用性，解决了光热超疏水表面光热转换率低下，表面耐用性差的问题。首先，实验测试了涂层光热除冰效果。结果表明，涂层具有优秀的光热效应，表面温升响应迅速并稳定在 45℃，且能够去除多种形态的表面积冰。其次，通过一系列防冰实验研究涂层的全天候防冰/除冰能力。结果表明，在低温环境中，涂层可使得动态液滴快速弹离表面，并显著延长静态液滴的结冰时间。最后，通过实验综合评价涂层的耐用性能。线性摩擦和胶带剥离测试表明，涂层具有优异的机械稳定性和普适性；高温破坏实验表明，涂层在300℃的温度下可长期工作；酸碱盐腐蚀和紫外老化测试表明，涂层具有优异的化学稳定性。本文制备的光热超疏水涂层具有优异的耐用性。
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