在北極開發、交通運輸、航空航天、電力通信等諸多領域,低溫環境下結冰給人類和社會帶來很大危害和安全隱患。現有的除冰技術一般采用直接加熱或者利用防凍液,這些方法存在能耗大,造價高,環境污染的問題。為了解決這一問題,開發具有超低冰黏附力的疏冰材料成為了緊迫的課題。
最近,挪威科技大學(NTNU)納米力學實驗室 Zhiliang Zhang 和Jianying He 教授團隊立足于提高超低冰黏附力疏冰材料的耐用性,從分子結構設計出發,開發了一種具有互穿聚合物網絡結構的自愈合彈性材料,這是首次將材料自愈功能引入除冰領域,該文章發表在《ACS Appl. Mater.Interfaces》。
該材料由共價交聯的聚合物和金屬-配體配位鍵交聯的聚合物組成,其中動態配位鍵使得材料擁有自愈合能力,由于共價交聯網絡的存在,該材料還具有較好的抗蠕變性能。該材料的冰黏附力低至6.0 ± 0.9 kPa,相比于商業化的硅橡膠(Sylgard 184,冰黏附力169.6 ± 3.3 kPa)有顯著的降低。另外,由于材料具有自愈功能,其在經歷50次結冰/除冰循環之后能保持超低冰黏附力(12.2 kPa),甚至經歷刀切和自愈后仍能保持很低的冰黏附力。
圖1 具有互穿聚合物網絡結構的自愈合材料
圖2 該涂層的力學性能和照片
圖3 該材料的自愈過程
圖4 該材料的疏冰性能測試
挪威科技大學,挪威全國最頂尖的工程學與工業技術的研究中心,頂尖的歐洲理工科大學,在歐洲享有極高的聲譽,為挪威及世界各地區培養了大批量的高素質工程師,造船,石油,漁業,醫學,計算機技術及納米技術學科屬于世界頂尖,曾有五位校友獲得諾貝爾獎;挪威科技大學最早歷史可以追溯到1760年成立的特隆赫姆學會,該學會于1767年受到挪威皇室的認可,進而改名為挪威皇家科學與文學學會,1996年,挪威理工學院與特隆赫姆藝術科學學院、自然歷史和考古博物館合并,組成挪威科技大學,簡稱NTNU。 挪威科技大學也是歐洲卓越理工大學聯盟成員,同時和瑞典皇家理工學院,查爾姆斯理工大學,丹麥科技大學,芬蘭阿爾托大學組成北歐五校聯盟(N5T)。
挪威科技大學(NTNU)納米力學實驗室
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https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.8b01866
責任編輯:王元
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