西华大学王剑教授Progress in Organic Coatings：具有“笼形”特性的光热超疏水泡沫具有优异的弱光除冰性和持久的超疏水性引用格式：
Xin Xiao, Jue Wei, Jian Wang. Photothermal superhydrophobic foam with ‘cage’ characteristic shows excellent weak-light deicing and durable superhydrophobicity[J]. Progress in Organic Coatings, 2024, 189: 108304.近年来，太阳能作为一种取之不尽的清洁能源，在防冰/除冰领域也受到了广泛关注。光热转换材料能够将太阳能转化为热能，以减缓冰的形成并融化已形成的冰。目前，已有多种光热转换材料被用于防冰/除冰应用，包括碳材料、共轭聚合物、金属颗粒、金属氧化物以及二维纳米结构材料等。光热超疏水表面（PSHS）是一种新兴的防冰/除冰策略，它通过合理结合光热材料和超疏水结构，能够在冰融化后及时去除表面上的水滴以防止重新冻结。由于其无需能源和具有防水性的优势，PSHS在防冰/除冰领域显示出广泛的应用前景。该作者制备出一种能够在低温条件下（-15°C）具有超长防冰时间（1920秒）的PSF，并且能够在220秒内通过光热转换效应融化并滚动掉表面的冻结水滴。此外，即使在0.4个太阳强度下，该表面也能在7分钟内融化冰。PSF还显示出在强酸、强碱和盐溶液中浸泡1小时后稳定的疏水性和防冰/除冰能力，并且在经过磨损循环、水冲击和胶带剥离测试后，超疏水性和防冰/除冰性能得到良好保持。
图1. (a) SPH颗粒制备示意图。(b) PSF制备示意图。图2. (a) Al和Al- psf样品表面冻结的~50 μL水滴的演化过程。(b) Al-PSF、Al- mf和裸Al的吸收光谱。(c) Al-PSF、Al- mf和裸Al的光热性质。(d) PSF样品的红外热图像。图3. (a) PSF样品的光热除冰性能。(b) 500 μL冷冻液滴在阳光照射下从PSF表面滑动的光学图像。(c)不同太阳强度下PSF的温度变化。(d)不同太阳强度下PSF的融冰时间。(e) PSF样品光热除冰机理示意图。图4. (a) PSF表面在300砂纸上200 g载荷下的磨损试验示意图。(b)磨损试验对PSF抗冰/除冰性能的影响。（c1-c3）磨损前PSF表面的微观形貌。（d1-d3）PSF表面磨损后的微观形貌。(e) PSF的CA和SA作为磨损周期的函数。(f) PSF的低粘和高粘超疏水表面示意图。(g)不同磨损厚度下放置在PSF上的水滴的光学图像（H表示PSF的厚度）。
本研究成功设计并制备了一种具有光热除冰/防冰性能、超疏水性、弱光可用性、轻质、无氟且耐用的光热超疏水泡沫（PSF）。通过构建双层疏水结构，PSF展现出卓越的疏水性能，显著延迟了水滴的冻结时间（PSF上水滴冻结时间是裸铝表面的45倍）。PSF的多孔结构和SPH颗粒的优异光热转换效应使其表面温度在1个太阳强度下能够升至98.3°C，从而具备出色的融冰能力，即使在0.4个太阳强度下也能在7分钟内融化冻结的水滴。此外，PSF在经过机械磨损、化学腐蚀、水冲击和胶带剥离测试后，其除冰和疏水性能保持稳定。因此，本研究为设计具有机械稳定性的光热防冰/除冰材料提供了新的方法，拓宽了其在相关领域的应用前景。
原文链接：https://doi. org/10.1016/j.porgcoat.2024.108304相应的成果以“Photothermal superhydrophobic foam with ‘cage’ characteristic shows excellent weak-light deicing and durable superhydrophobicity”为题发表在 Progress in Organic Coatings上，文章的通讯作者为西华大学王剑教授。
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