冰消水散——一种绿色环保的生物质基光热防护材料

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光热转换材料能够吸收太阳能并直接将其转化为热能,以应对结冰对工程材料的伤害,同时解决防冰/除冰应用中的能量损失问题,为防冰表面的设计开辟了新的思路。当暴露在阳光下时,光热材料产生的热量被用来融化表面的冰。该类材料的超疏水性和光热性能现广泛用于解决风电设备的表面防冰/除冰的迫切需求,特别是开展对基础设施的除冰试验技术研究是发展我国新能源领域研究的主要方向。针对上述问题,本项目将自清洁、自修复特性与光热转换功能结合起来。我们采用可再生生物质棉纤维、废旧织物等为原料,采用简单的一锅法在室温下制备出多功能中空微管,再将获得的复合材料与树脂混合并喷涂到基材上,制备出兼具被动防冰和主动防冰功能的超疏水光热涂层。本产品的主要优点有喷涂施工的效率高且均匀性好;所需原料不含有害物质,无毒无污染;对光谱的吸收范围宽,在可见光波长范围内具有95 %以上的光吸收率,中空微管可以应用于各种基材上,以获得多功能光热保护涂层。本发明通过迈克尔加成反应用十二胺(DDA)和多巴胺修饰碳微管,在1 kW/m2的阳光密度下,可在120 s内迅速升温至97.7 ℃。涂层具有相互连通的三维多孔微纳结构,附着力高;涂层表面对水等常见液体具有150 °以上的接触角,液滴极易从表面滚落,表现出优异的超疏水自清洁性能,从而实现超疏水防冰和光热融冰协同降低冰的危害。更重要的是,该涂层对机械损伤和化学损伤表现出优异的自愈性能。