防冰

Abstract(#br)We studied the freezing of condensed water on carbon nanoparticles coated surfaces under high humidity. The coating is composed of assembled carbon nanoparticles with diameter of 20–30 nm and fabricated through a simple flame synthesis process followed by transfer-printing on polydimethylsiloxane (PDMS) substrates.

Abstract(#br)A facile and durable biomimetic slippery anti-icing coating was prepared by infusing nontoxic and inexpensive lubricating silicone oil into superhydrophobic dual-scale micro/nano-structured (MNS) aluminum surfaces. Superhydrophobic surfaces were fabricated via the combination of simple chemical etching and anodization, followed by surface modification with poly(dimethylsiloxane) (PDMS). Compared to superhydrophobic coatings, silicone oil-infused polydimethylsiloxane (SOIP) coating displays a low ice-adhesion strength of 22 ± 5 kPa on the structured surface.

具有机械化学鲁棒性的透明共形超疏水涂层对于汽车和建筑窗户的防水、自清洁、防结冰等各种应用具有重要意义。然而，赋予功能表面可编程的润湿性仍然是一个严峻的挑战。本文提出了一种由聚二甲基硅氧烷( PDMS )纳米粒子( NPs )和PDMS微米粒子( MPs )功能纳米粒子通过热处理和喷雾处理相结合的分层涂层。热处理下PDMS的蒸发首先应用于形成均匀的纳米结构，然后喷涂混合P25 - PDMS分散体，构建表面粗糙度增强的防护涂层。所得涂层具有共形性，在不同基体上具有可逆的润湿性。利用P25的光响应特性，通过重复紫外光照射和暗环境储存，可以实现超疏水与疏水性之间的可逆润湿性。此外，涂层在酸/碱溶液中浸泡24   h，连续冲击砂粒后仍能保持超疏水特性，透光率高( 76 % )。此外，由于强韧涂层与玻璃之间具有较高的附着力，涂层对高速水射流和Elcometer 99胶带剥离试验具有30个循环的机械化学鲁棒性。实际应用表明，该涂层在防冰、光催化降解污染物和自清洁等方面具有优异的性能。

本工作提出了一种简单的方法来制备一系列具有机械强度、自清洁和抗冰性能的刷状热塑性聚氨酯( TPU )涂层。通过硫内酯与一个二胺化合物和单乙烯基端基聚二甲基硅氧烷( monoethene- PDMS )的简单多组分点击反应，合成了一个带有酰胺酰胺基团和柔性PDMS的二元醇，通过异氰酸酯和二元醇的反应，可生产性地得到一种新型TPU。独特的链结构赋予TPU薄膜方兴未艾的自分层性能。在溶剂蒸汽退火过程中，柔性PDMS链向表面迁移和富集，而具有强相互作用的聚氨酯链则倾向于位于基底。基于此，TPU- PDMS薄膜表现出机械稳健性，TPU- PDMS-3的拉伸强度值急剧增加，达到48.62 MPa。所制备的TPU - PDMS - 10涂层具有良好的拒水性能，对液滴水具有良好的可移动性，且在不留下痕迹的情况下，用清水漂洗即可去除表面的污垢。此外，还采用了三种不同的标准来表征其抗冰性能。涂层具有较低的过冷水冰点(约- 27 ° C )、较长的延冰时间和较低的结冰剪切强度。因此，这些新型的刷状TPU涂层具有巨大的应用潜力。

在现代工业中，部件表面积冰往往造成严重的冲击或事故。应用防冰表面被认为是将危害降到最低的有效解决办法。然而，目前用于长期服役的防冰表面和涂层的耐久性仍然是一个很大的挑战。因此，开发具有良好抗冰性能的新型耐久材料结构，提出了一种将多孔金属骨架与抗冰填充相结合的设计理念。以浸渍PDMS的多孔泡沫镍骨架为填充材料，采用两步法制备了镍/聚二甲基硅氧烷( PDMS )两相层，并验证了其良好的耐冰性和机械耐久性。在外力作用下，由于表面空洞较小以及冰与PDMS之间局部弹性模量的差异，微裂纹容易在冰/固体界面萌生，从而促进冰的断裂，导致冰的结合强度较低。水沙侵蚀后表面形貌和抗冰性几乎保持不变，表现出大幅度提高的机械耐久性。结合多孔Ni骨架的机械耐久性和PDMS基体的抗冰性的优点，Ni泡沫/ PDMS两相层在长时间服役下具有很好的防冰性能。

交联聚二甲基硅氧烷( PDMS )同时具有拒水性和对水蒸气的高渗透性。制备了不同厚度( 8 ~ 160 µm )的未填充和无硅交联PDMS薄膜，测定了其水蒸气透过率和透过率。透气率随着膜厚从160 ~ 15 µm减小而增大，但当膜厚减小到8 µm时，透气率不再进一步增大。限速吸附被认为是造成这种影响的原因，并通过表面改性来提高吸附速率。水蒸气在宏观上并不凝结在足够薄的薄膜上，以至于在此动力学区运行，测量了高达60 %透过空气的水蒸气透过率。在碳纳米管和水通道蛋白纳米受限水的基础上提出了一种水渗透机理。

假设冰在构件表面的积聚往往造成现代工业的严重冲击或事故。应用防冰表面被认为是将危害降到最低的有效解决办法。然而，目前用于长期服役的防冰表面和涂层的耐久性仍然是一个很大的挑战。因此，开发新型耐久、抗冰性能优良的材料结构的确是必要的。以浸渍有PDMS的多孔泡沫镍骨架为填充材料，采用两步法制备了镍/聚二甲基硅氧烷( PDMS )两相层。在外力作用下，由于表面空洞较小以及冰与PDMS之间局部弹性模量的差异，微裂纹容易在冰/固体界面萌生，从而促进冰的断裂，导致冰的结合强度较低。水沙侵蚀后表面形貌和抗冰性几乎保持不变，表现出大幅度提高的机械耐久性。结合多孔Ni骨架的机械耐久性和PDMS基体的抗冰性的优点，Ni泡沫/ PDMS两相层在长时间服役下具有很好的防冰性能。

通过研究表面醚化聚二甲基硅氧烷( PDMS )刷与冰的粘附性，我们报告了PDMS刷类液体性质的宏观证据。当受到足够的剪切时，冰从固体表面永久分离，通常称为材料的冰粘附强度，粘附的冰在PDMS刷上不定期滑动。另外，当甲基化时，我们观察到PDMS刷在冰和硅表面之间的Couette状流动。PDMS刷冰附着力表现为剪切应力随剪切速率的变化，流变行为类似于液体PDMS膜，并受冰速、温度和刷层厚度的影响。这种类液态化的特性使得冰只需自重就可以分离，获得了0.3 kPa的冰粘附强度，是低表面能全氟单层膜的1000倍。甲基化的PDMS刷也显示出全光性，基本上排斥了所有具有微小接触角滞后的液体。甲基化导致接触角显著高于先前报道的非甲基化刷，特别是对于高表面张力和低表面张力的极性液体。

通过研究表面醚化聚二甲基硅氧烷( PDMS )刷与冰的粘附性，我们报告了PDMS刷类液体性质的宏观证据。当受到足够的剪切时，冰从固体表面永久分离，通常称为材料的冰粘附强度，粘附的冰在PDMS刷上不定期滑动。另外，当甲基化时，我们观察到PDMS刷在冰和硅表面之间的Couette状流动。PDMS刷冰附着力表现为剪切应力随剪切速率的变化，流变行为类似于液体PDMS膜，并受冰速、温度和刷层厚度的影响。这种类液态化的特性使得冰只需自重就可以分离，获得了0.3 kPa的冰粘附强度，是低表面能全氟单层膜的1000倍。甲基化的PDMS刷也显示出全光性，基本上排斥了所有具有微小接触角滞后的液体。甲基化导致接触角显著高于先前报道的非甲基化刷，特别是对于高表面张力和低表面张力的极性液体。