研究人員利用分子混沌技術創造出更有效的疏冰塗層
雖然防冰塗層並不新鮮,但一直存在問題。最主要的是,它們經常會從用於防止結冰的表面上脫落。奧地利格拉茨理工大學(TU Graz)的研究小組開發出了一種新型噴塗塗層,今後刮除車窗上的冰可能會變得容易得多,原理是在高科技製造過程中,分子排列(或不排列)的方式。
研究報告的共同作者加布里埃爾-埃爾南德斯-羅德里格斯展示了厚度僅為300-500 奈米的防冰塗層
研究人員著手改進疏冰塗層製程。他們使用了一種稱為化學氣相沉積(iCVD)的製造技術。它的工作原理是將兩種物質作為氣體施加到需要塗層的表面上。多年來,從將二氧化碳轉化為石墨烯到製造更好的鋰離子電池,該過程已被廣泛應用。
在這種情況下,一種高黏合力的底漆與一種疏冰聚合物結合在一起。當氣體鋪設到表面時,它主要由底漆組成,這使得它能夠與表面形成超強的黏合力。隨著噴塗過程的持續,研究人員將抗冰材料的用量從零增加到100%,這樣就形成了一種雙層塗層,其下層具有很強的粘合力,而外層則能阻止冰晶的形成。
研究人員說,產生這種破冰效果的機制以前從未見過。他們發現,塗層中的分子以隨機的水平和垂直模式排列,阻礙了冰的形成。
該研究的合著者、格拉茨理工大學固體物理研究所的加布里埃爾-埃爾南德斯-羅德里格斯解釋說:”疏冰材料由拉長的分子組成,這些分子以垂直或水平的方向附著在底漆上。我們塗抹的材料越厚,垂直和水平分子之間的交替就越隨機。表面的排列越隨機,驅冰效果就越大”。
研究團隊能夠證明,其塗層不僅能減少冰的附著力,還能降低水接觸塗層時的冰點。
寒冷氣候下的車主可以夢想著用這種噴霧給車窗塗上一層霜,讓冰天雪地的早晨變得輕鬆一些,而研究人員對這種噴霧還有其他想法,比如加快飛機除冰的速度,讓精密的感測設備免受霜凍的影響。
這項研究發表在《ACS 應用材料與介面》雜誌。