具有光热性能的超疏水材料因其在防冰和除冰领域的潜在应用而备受关注。然而，目前许多可用的材料面临着制备过程复杂、疏水性能不足以及化学耐久性差等挑战。本文，北京航空航天大学高慧 教授团队在《J. Mater. Chem. C》期刊发表名为“A superhydrophobic SiO2/rGO composite coating with enhanced photothermal properties for anti-icing/deicing”的论文，研究通过一种简便的溶胶-凝胶法合成了多功能超疏水SiO₂/rGO复合涂层，实现了超过170°的卓越水接触角，并集成了光热转换功能，可用于防冰/除冰及抗腐蚀。
在极低温度条件下，SiO₂/rGO表面展现出显著的结冰延迟效应，且在模拟太阳光照射下，其优异的光热性能进一步增强了该效应。该涂层展现出卓越的除冰性能，在0.9太阳辐射下，铜基底上的冰可在120秒内融化，玻璃基底上则为263秒，而裸露表面分别需360秒（铜）和460秒（玻璃）。稳定性测试证实了其优异的耐腐蚀性和机械耐久性。这些发现凸显了SiO₂/rGO复合涂层在恶劣环境中的实际应用潜力，例如交通运输、航空航天和电力传输系统。
图1、 Schematic illustration of the synthesis process for the superhydrophobic SiO2/rGO composite coating.
本研究采用溶胶-凝胶法制备了一种具有增强光热性能的超疏水SiO₂/rGO复合涂层，用于防冰和除冰。SiO₂/rGO涂层的微/纳米结构赋予其卓越的超疏水性（接触角WCA为170°，表面活性SA ≤ 3°）以及光捕获能力和高光吸收率，使表面具备显著的防冰延迟和光热除冰潜力。SiO₂/rGO涂层的光吸收率达86.6%，其光热转换效果通过模拟太阳光（0.9倍太阳光强度）照射120秒后表面温度升至53.9°C得到验证。与纯基底上的快速结冰相比，SiO₂/rGO涂层铜和玻璃基底上的结冰时间显著延长，分别在−10 °C下达到238秒和522秒。在20 °C下，涂覆铜和玻璃基底的光热除冰时间分别为120秒和263秒，而纯铜基底完全融化冰块需要360秒，纯玻璃基底则超过600秒。SiO₂/rGO涂层的优异化学和机械稳定性通过其超疏水性保持得到验证，该性能通过一系列稳定性测试评估，包括酸/碱浸泡和反复结冰-融冰-干燥循环等。所有研究结果均证实了SiO₂/rGO涂层具有稳定的超疏水性及光热防冰/除冰性能，这为其在航空航天、交通运输及可再生能源系统等领域的潜在工业应用提供了可能性。
文献：https://doi.org/10.1039/D5TC01837D
本文来自材料分析与应用，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
