国内科学家研究出高透明度太阳光热除冰涂层，可在光照下实现自修复

在冬季，挡风玻璃结冰可谓是一件烦心的、棘手的事。车挡风玻璃结冰会影响视线，飞机机翼结冰会影响飞行安全，太阳能发电板结冰会降低发电效率。

如果能够将太阳能转化为热量，融化表面的冰雪，将会是一个节能、环保、低成本的除冰良方。但是，几乎所有能够将太阳光转化为热量的光热材料均为黑色。因此，制备兼具优异光热性能与高透明度的光热转化涂层材料是一项重大难题。

近日，吉林大学刘小孔教授课题组在Advanced Materials报道了一种高透明度的太阳光热除冰涂层，该材料可见光透光率超过77%，同时兼具自清洁、自修复、大面积制备等优异特性。与此同时，这也是高透明度的太阳光热除冰涂层第一次见诸报道。

图|MXene-SOPS涂层的制备及性能示意图（来源：Advanced Materials）

为了研发该材料，刘小孔教授课题组利用层层组装技术，通过在基底上交替沉积带正电的聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDDA）和带负电的MXene纳米片，制备了透明的、具有光热转换性能的超薄MXene多层膜。

与此同时，课题组研究人员精心设计并制备了一种具有极低表面能的聚合物，该聚合物可通过无溶剂刮涂法来制备透明的固态超滑自清洁（SOPS）涂层。研究人员将SOPS涂层涂覆在MXene多层膜上，最终构筑了具有高透明度与自清洁性能的光热转换MXene-SOPS涂层。该涂层的可见光透过率高达77%，并且可在一个太阳光强照射下，将基底表面的温度升高31℃。

具体来说，这种涂层由超薄MXene多层膜与固态超滑自清洁表面（solid slippery self-cleaning surface）的结合构筑而成。基于层层组装技术制备的超薄MXene多层膜兼具高透明度与优异的光热转换性能；固态超滑表面可使没有冻结的水或融化的冰快速滑落而不留痕，实现太阳光照下高效抗冰或除冰的性能。

图|MXene-SOPS涂层的光热自修复性能（来源：Advanced Materials）

换言之，即使在环境温度为-30℃的情况下，这种涂层在一个太阳光强照射下，能够将表面温度提高31℃，有效阻止水的结冰或将先前形成的冰进行融化。同时，该涂层的固态超滑表面赋予了其极佳的自清洁性能，与超双疏（既超疏水又超疏油）表面类似，能够有效抵抗水性及油性污渍。与超双疏表面相比，又具有透明度高、制备成本低、基底普适性强、机械稳定性好等优势。

以此同时，该涂层具有在光照下实现自修复的性能，可以对抗物理损伤和化学氧化，降低维护成本并且延长使用寿命。这一具有高透明度与自清洁性能的光热除冰涂层有望在汽车挡风玻璃、建筑物玻璃幕墙、风力发电轮、太阳能发电板、飞机涂层等领域得到广泛应用。