南京理工大学《AMI》：多孔石墨烯基光热超疏水表面，具有强大的防冰性和高效除冰性

成果简介

积冰问题给日常生活和工业应用带来巨大不便。尽管超疏水表面有望防止结冰，但它们在极端环境中可能变得无效。本文，南京理工大学陈雪梅教授团队在《Adv Mater Interfaces》期刊发表名为“Porous Graphene-Based Photothermal Superhydrophobic Surface for Robust Anti-Icing and Efficient De-Icing”的论文，研究采用激光诱导石墨烯（LIG）技术制备了铝基底上持久的光热超疏水表面（SHPo-LIG@Al）。由于石墨烯的光热效应，表面表现出高光吸收率（约98%）和高效的光热转换（在太阳下15分钟内表面温度上升到65°C）。与传统的超疏水表面（SHPo-Al）相比，通过改变太阳光强度，在SHPo-LIG@Al表面实现了超长的液滴冻结时间甚至液滴解冻。

此外，有趣的是，在1个太阳或2个太阳下，在沉积液滴的三相接触线周围形成卫星凝聚液滴;卫星冷凝液滴会逐渐蒸发直至消失，然后在2个阳光下，气泡开始在沉积液滴下方的固体表面上成核。此外，SHPo-LIG@Al表面在阳光照射下表现出延缓结霜和显著的除冰/除霜耐久性，以及自清洁、化学稳定性和耐腐蚀性。本研究可为开发用于防冰/除冰应用的光热超疏水表面提供重要见解。

图文导读

图1、PI@Al和SHPo-LIG@Al的制造过程示意图。

图2、SHPo-Al和SHPo-LIG@Al表面的表征

图3、SHPo-Al和SHPo-LIG@Al表面的光热性能

图4.防冰性能

图5、a） SHPo-Al和SHPo-LIG@Al表面的霜冻形成动力学。b） 在 1 次阳光照射下，SHPo-Al 和 SHPo-LIG@Al 表面的光热诱导霜融化。c） SHPo-LIG@Al表面在 10 次除霜循环中的接触角和滚动角。d） 在 1 次阳光照射下，SHPo-Al 和 SHPo-LIG@Al 表面的光热诱导冰融化。e） 10 次结冰/除冰循环中 SHPo-LIG@Al 表面的接触角和滚动角。比例尺：1厘米。

图6、 自清洁和化学稳定性

小结

综上所述，我们成功地在Al基底上通过激光诱导聚酰亚胺（PI）石墨烯（LIG）制备了具有多孔网络结构的光热超疏水表面（SHPo-LIG@Al），在阳光照射下具有强大的防冰性和高效除冰性。光热SHPo-LIG@Al表面具有经济/可扩展的制造工艺、高光热效率和长期稳定性，在防霜/防冰和除霜/除冰应用中具有巨大潜力。

文献：https://doi.org/10.1002/admi.202201758