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材料材料表面与界面课题组近年来在有机硅改性涂层材料的设计、制备及防/除冰性能研究开展了系统研究并取得了系列进展。 

　　近日，该团队成员基于电热-疏水润滑协同理念，发展了一种有机硅改性的疏水自润滑柔性电热防/除冰薄膜，证实了该类型材料多场景适用性及高效防/除冰性能。 

　　研究成员采用刮涂工艺在聚酰亚胺胶带表面涂覆电热涂料，保证了电热涂层厚度均匀性和整体电热功率一致性，通过喷涂工艺在电热涂层表面涂覆有机硅改性丙烯酸酯涂层，赋予表面疏水自润滑效果。通过静态电热除冰、模拟冰风洞动态防冰，证实了该类型疏水自润滑电热贴膜材料具有优异的防/除冰效果。此外，该类型电热防冰贴膜具有优异的自清洁性能、机械性能，易粘接置换、电热功率可控、表面发热均匀的优势，为飞机、风电领域防除冰问题提供了新的解决方案。该工作以“Flexible Electrothermal Hydrophobic Self-Lubricating Tape for Controllable Anti-icing and De-icing”为题发表在ACS Applied Engineering Materials上，并入选封面文章（图1）。 

图1 柔性疏水自润滑电热防冰贴膜及电热防除冰性能

　　此外，团队成员受皮脂腺启发，发展了一种自分泌自修复的低覆冰涂层材料，通过冰上摩擦实验及分子动力学模拟，证实了聚硅氧烷作为防除冰助剂的有效性（Prog. Org. Coat., 2023, 174, 107311, 图2）。 

图2 （a）仿皮脂腺防除冰涂层的制备，（b）涂层表面形貌及冰上摩擦系数,（c）除冰性能展示

　　前期，团队成员通过表面接枝构筑多种聚硅氧烷疏水表面，通过系列对比实验材料（全氟烷基表面、十八烷基表面），证实了聚硅氧烷修饰表面具有优异的自润滑、自清洁及延长结霜、易除冰、易除蜡性能（Adv. Mater. Interfaces 2022, 9, 2200160，图3）。 

图3 聚硅氧烷表面、全氟烷基表面、十八烷基表面（a）覆冰强度及冰上摩擦系数，（b）除冰机理示意图，（c）石蜡附着强度及表面粘附石蜡的微观形貌

　　上述工作第一作者分别为联合培养研究生万洋、刘钰博、郝晓晴，兰州化物所吴杨副研究员为通讯作者。 

　　以上工作得到了国家自然科学基金、兰州化物所青年科技工作者协同创新联盟合作基金、甘肃省科协青年托举计划以及烟台中科先进材料与绿色化工产业技术研究院的支持。

来源：固体润滑国家重点实验室