近日，清華大學(xué)材料學(xué)院朱宏偉教授課題組在Small上發(fā)表題為《基于褶皺石墨烯的透明電熱膜除霧器及防冰涂層》（Transparent Electrothermal Film Defoggers and Anti-icing Coatings based on Wrinkled Graphene）的研究論文。該工作采用化學(xué)氣相沉積法，以銅鋅合金為催化劑制備了表面具有均勻褶皺形貌的石墨烯薄膜，對其表面對水分特殊的響應(yīng)及表面抗冰性能進(jìn)行了研究，制備了透明電熱膜除霧器及防冰涂層，展現(xiàn)了其在除霧抗冰領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。

霧、霜、冰等常見的自然現(xiàn)象會不可避免地對人類生活及設(shè)備的正常工作造成影響，因此，表面水霧及冰層的去除或防治是目前的一個亟待解決的問題。朱宏偉教授課題組利用化學(xué)氣相沉積法在銅鋅合金襯底上制備了一種表面具有均勻褶皺結(jié)構(gòu)的石墨烯薄膜，研究了其表面對水分特殊的響應(yīng)機(jī)制，基于此制備了一種透明電熱膜除霧器（圖1）。該除霧器具有優(yōu)異的除霧性能，在28 V的輸入電壓下僅需5 s即可將表面霧氣除盡。在30次的除霧循環(huán)后，除霧時間無明顯變化。該除霧器電阻對表面濕度具有敏感的響應(yīng)，可實時監(jiān)測除霧進(jìn)程并調(diào)控輸入電壓。進(jìn)一步研究了褶皺石墨烯的表面防冰性能，制備了一種防冰涂層，在-15 ℃的低溫下可延遲結(jié)冰1.25 h，在-10 ℃的低溫下可延遲結(jié)冰2.8 h。褶皺石墨烯有望應(yīng)用于防霧玻璃、后視鏡除霧和飛機(jī)表面除冰等場合。

圖1 除霧器除霧前后的效果圖及褶皺石墨烯表面形成均勻分布微水滴的機(jī)制示意圖        

本文第一作者為清華大學(xué)材料學(xué)院2019級博士生李澤晨，通訊作者為朱宏偉教授。本研究得到了國家自然科學(xué)基金委基礎(chǔ)科學(xué)中心項目和面上項目的資助。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.201905945