在北极开发、交通运输、航空航天、电力通信等诸多领域,低温环境下结冰给人类和社会带来很大危害和安全隐患。现有的除冰技术一般采用直接加热或者利用防冻液,这些方法存在能耗大,造价高,环境污染的问题。为了解决这一问题,开发具有超低冰黏附力的疏冰材料成为了紧迫的课题。
最近,挪威科技大学(NTNU)纳米力学实验室 Zhiliang Zhang 和Jianying He 教授团队立足于提高超低冰黏附力疏冰材料的耐用性,从分子结构设计出发,开发了一种具有互穿聚合物网络结构的自愈合弹性材料,这是首次将材料自愈功能引入除冰领域,该文章发表在《ACS Appl. Mater.Interfaces》。
该材料由共价交联的聚合物和金属-配体配位键交联的聚合物组成,其中动态配位键使得材料拥有自愈合能力,由于共价交联网络的存在,该材料还具有较好的抗蠕变性能。该材料的冰黏附力低至6.0 ± 0.9 kPa,相比于商业化的硅橡胶(Sylgard 184,冰黏附力169.6 ± 3.3 kPa)有显着的降低。另外,由于材料具有自愈功能,其在经历50次结冰/除冰循环之后能保持超低冰黏附力(12.2 kPa),甚至经历刀切和自愈后仍能保持很低的冰黏附力。
图1 具有互穿聚合物网络结构的自愈合材料
图2 该涂层的力学性能和照片
图3 该材料的自愈过程
图4 该材料的疏冰性能测试
挪威科技大学,挪威全国最顶尖的工程学与工业技术的研究中心,顶尖的欧洲理工科大学,在欧洲享有极高的声誉,为挪威及世界各地区培养了大批量的高素质工程师,造船,石油,渔业,医学,计算机技术及纳米技术学科属于世界顶尖,曾有五位校友获得诺贝尔奖;挪威科技大学最早历史可以追溯到1760年成立的特隆赫姆学会,该学会于1767年受到挪威皇室的认可,进而改名为挪威皇家科学与文学学会,1996年,挪威理工学院与特隆赫姆艺术科学学院、自然历史和考古博物馆合并,组成挪威科技大学,简称NTNU。 挪威科技大学也是欧洲卓越理工大学联盟成员,同时和瑞典皇家理工学院,查尔姆斯理工大学,丹麦科技大学,芬兰阿尔托大学组成北欧五校联盟(N5T)。
挪威科技大学(NTNU)纳米力学实验室
全文链接:
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.8b01866
责任编辑:王元
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