炭黑PDMS光热超疏水涂层的制备及防冰除冰性能_第1页
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文档简介

结冰过程主要是由于过冷液滴与固体表面接触后，在固液界面发生了快速的热交换。因此，所选的防冰材料应具有低的固液接触面积，从而能够有效降低热交换速率达到防冰的效果。超疏水材料有着独特的微纳粗糙结构，当水滴接触其表面时有着极小的固液接触面积，同时会形成独特的气垫结构，降低了热交换效率，被认为是一种高效的防冰材料。本文采用简单并可大规模生产的喷涂方法，首先在不同的基材（玻璃、铝片、塑料、不锈钢片）上喷涂环氧树脂作为黏合剂，然后喷涂炭黑纳米粒子、聚二甲基硅氧烷（PDMS）和1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷（PFDTES）的共混液制备了一种具有优异牢度的光热超疏水防冰除冰涂层。采用扫描电子显微镜对涂层表面形貌进行了检测，采用接触角测量仪对其表面润湿性能进行了检测，并搭建装置对涂层的防冰性能和光热除冰性能进行了评估，通过研究以期为制备多功能防冰除冰材料开辟新的途径。摘要：通过在基材表面喷涂环氧树脂作为黏合剂，然后喷涂炭黑纳米粒子、聚二甲基硅氧烷（PDMS）以及十七氟癸基三乙氧基硅烷（PFDTES）的共混液制备了一种炭黑/PDMS光热超疏水涂层。炭黑纳米粒子提供光热性能并使涂层具有微纳粗糙结构，结合PFDTES较低的表面能使涂层获得超疏水性能。制备涂层表面的水滴接触角高达161°，滚动角低至1.4°，呈现优异的超疏水性能，从而使水滴在玻璃表面结冰的时间由30s延迟到160s。涂层中炭黑所提供的光热转换效应使其表面的冰在太阳光照射下能迅速融化，并随自重自动脱落。此外，涂层的自清洁性能可防止表面在户外应用时遭受污染，有利于保护涂层的光热转换性能和长期光热除冰功能。结论（1）通过简单可大规模生产的喷涂方法制备出具有优异光热转换性能的超疏水涂层，当炭黑纳米粒子与PDMS的质量比为2∶1时涂层具有最优的超疏水性能。其表面水滴的接触角可达161°，滚动角为1.4°。其表面温度在一个太阳光照强度下快速升高。（2）所制备的光热超疏水涂层具有优异的防冰除冰性能。在温度为–20

℃，相对湿度为35%±5%的环境下涂层表面水滴的结冰时间得到延长，冰的黏附强度得到下降。同时由于炭黑的光热效应，在太阳光照射下涂层表面的冰快速融化，并及时滚走，展现出自除冰性能。此外，涂层适用于多种基材的防冰除冰。（3）超疏水自清洁性能可防止涂层被污染，保障涂层在户外应用时光热转换性能不被影响，从而有利于长期高效的

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