研究背景：

1、光学材料表面结冰、起雾会给日常生活带来各种问题。最近，一些光热涂层被报道通过提高表面温度来防止水滴的冷凝或冻结。然而，由于它们的不透明性和较差的机械耐磨性能，在实际条件下应用它们是一个巨大的挑战。

2、为了提高涂层表面的耐磨性，提高涂层基体的机械强度和减少涂层表面的界面摩擦是主要关注点。在无机二氧化硅网络上接枝“液体状”聚合物链，如聚二甲基硅氧烷（PDMS）或全氟聚醚，是构建机械稳定的透明涂层的有效方法。

研究思路：

报告了1种构建透明和耐磨光热涂层的改进方法。将聚吡咯（PPy）纳米颗粒作为光热材料引入硅胶网络，通过浸涂技术构建有机-无机混合光热涂层（SPPy）。在涂覆体系中，将光热聚吡咯纳米颗粒引入无机二氧化硅网络，然后将聚二甲基硅氧烷（PDMS）刷子接枝在无机二氧化硅层上，使表面具有疏性和抗污性。涂层的透明度和光热容量可以通过涂层的沉积时间来调节。通过实验室制造的测试仪测量冰粘附强度，考察涂层防冰/除冰性能和对冰的附着力。涂层的硬度和模量通过纳米压痕仪器（Hysitron TI Premier）测量。在空气条件下的摩擦磨损试验机（CSM，TRB3）上获得摩擦系数，并在醇橡胶磨损试验机上（ASR-339A）进行磨损试验以考察涂层的机械耐磨和自润滑性能。

主要结论：

1、采用浸涂技术制备了1种具有复合结构的坚固透明光热涂层。将能将太阳光转化为热量的光热PPy纳米颗粒引入无机硅胶网络，PDMS链接枝在表面，赋予其全疏性和自润滑性。

2、通过调节SPPy层的沉积时间，可以控制涂层的透明性和光热性能，在“1个太阳”照射下，在−25 °C的环境中，表面温度可达到7.5 °C，同时在565 nm处保持55%的透光率，保证了对雾化和融冰堆积的有效抑制，在阳光照射下的寒冷条件下保持清晰的视野。

3、SPPy + PDMS涂层由于其有机-无机结构而表现出出色的机械耐磨性和自润滑性能，可以承受数千次摩擦循环而不会造成性能损失。机械坚固的光热疏水涂层为透明基材在阳光照射下的防冰和防雾提供了1种可行的方法。

文章信息：

1、Zhengyuan Li, Yizhe Liu, Yubo Liu, Kai Feng, Jing Li, Yang Wu*, and Feng Zhou*. Robust Transparent Photothermal Omniphobic Coating for Efficient Anti/Deicing and Antifogging[J]. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2024, Publication Date:June 25, 2024.

https://doi.org/10.1021/acsami.4c06623.

2、作者团队来自中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室、青岛资源化学与新材料研究中心、中国科学院大学材料科学与光电子工程中心和烟台中科先进材料与绿色化学工程研究院、山东省先进材料与绿色制造实验室。