主要內容

    積冰給人類日常生活帶來不便，于電力傳輸、通信領域甚至造成嚴重后果。為解決這一難題，目前已有研究者開發出冰粘附強度低于100 kPa的疏冰表面，但是延長現有技術的疏冰壽命仍然是一個亟待解決的關鍵問題。

    挪威科技大學Jianying He及Zhiliang Zhang等人設計了一種機械耐久的疏冰材料，其設計思路是將互穿聚合物網絡（IPN）集成到自主自修復彈性體中以提高機械耐久性；分別測試了該材料的分子結構，表面形貌，力學性能和耐久性；考察了自修復憎冰材料的蠕變行為；值得注意的是，這種材料在超低冰粘合強度6.0±0.9 kPa的防冰應用中表現出巨大潛力，超越了許多其他的憎冰表面，其表現出非凡的耐久性，在50次結冰/除冰循環后仍保持非常低的？12.2kPa長期冰附著強度；最重要的是，該材料能夠在足夠短的時間內表現出機械損傷的自愈性能，這在實際應用中對于延長憎冰壽命是非常必要的。

    圖文賞析

圖1.由Fe-Py-PDMS和Sylgard 184組成的自修復IPN彈性體的設計方案。Sylgard 184通過共價鍵交聯，而Fe-Py-PDMS通過金屬 - 配體配位鍵交聯。

圖2.（a）250-750cm-1范圍內Py-PDMS與Sylgard 184重量比為0-8、5-3、7-1，8-0的Fe-Py-PDMS樣品的拉曼光譜；（b）1750-1500cm -1范圍內Py-PDMS與Sylgard 184重量比為8-0和7-1的Fe-Py-PDMS樣品的FT-IR光譜。

圖3.（a）7-1樣品的數碼照片展示了所有自愈合彈性體樣品的橙紅色和透明度。（b）7-1的SEM圖像代表性顯示了光滑且致密的表面；（c）7-1的EDX譜線掃描顯示出了感興趣的元素（C，O，N，Si，Fe和Cl）；（d）掃描尺寸為500×500nm2的8-0,7-1,5-3和0-8樣品的AFM三維高度圖像。

圖4.（a）8-0,7-1,5-3和0-8樣品平面沖壓納米壓痕測試的的載荷 - 位移曲線；（b）納米壓痕測試樣品降低的模量；（c）在蠕變可視化測試之前8-0,7-1,5-3和0-8樣品的數字照片；（d）蠕變可視化測試后8-0,7-1,5-3和0-8樣品的數字照片。

圖5. 力作用下金屬 - 配體配位絡合物破裂和聚合物鏈滑移，以及金屬 - 配體配位絡合物的重排示意圖。

圖6. 8-0,7-1和5-3的自愈過程的光學顯微鏡圖像。比例尺：200μm。

圖7.（a）8-0，7-1,5-3和0-8樣品涂層的冰粘合強度；（b）7-1樣品在結冰/除冰循環中自愈后的冰粘附強度。

    參考文獻

    ACS Appl. Mater. Interfaces2018, 10, 11972?11978.

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責任編輯：王元

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