开发出结合高效光热/电热转化与高环境稳定性的柔韧且坚固材料，仍是极端低温条件下防冰/除冰的关键挑战。本文报告了一种激光驱动相变和结构工程策略，用于制造具有定制微孔结构的还原氧化石墨烯/MXene@carbon 纤维（rGO/MX@CF）复合薄膜。激光脉冲频率的精确调制使石墨烯氧化物几乎完全还原（CO 与 CC 键的转化率达 92%），同时诱导亚微米级的蜂窝孔和层次皱纹。有限元传热（HEAT）模拟与实验测量高度吻合，显示这些定制微孔最大化多重内部反射和采光效率，显著提升光热响应。优化后的 rGO/MX@CF-L2 复合材料建立了协同的三维（3D）光热-电热网络，其中 MXene 作为导电构建块，抑制局部阻抗波动，确保卓越的空间温度均匀性。在 2.5 伏的低电压或 1 日光照射下，材料可分别达到 148°C 和 120°C 的稳态温度。此外，135.5°的水接触角赋予了强健的疏水性和自清洁能力，而表面的 rGO 层则作为有效的钝化屏障，增强了 MXene 的氧化稳定性。该复合材料由高强度碳纤维骨架支撑，保持 61.5 兆帕的高抗拉强度，展现出卓越的长期服役稳定性，在协同光电热驱动下，57 秒内实现完全除冰。
该研究以题为“Flexible and robust graphene/MXene@carbon fiber composite films with highly all-weather anti-icing/deicing efficiency”发表在Carbon上。
图1（a）rGO/MXene-CF薄膜的制造工艺，以及（b）由电热和光热协同效应驱动的除冰机制示意图。
极端低温下防冰除冰需要材料兼具高效光热/电热转换、柔韧、坚固和环境稳定。为解决这一难题，研究采用激光驱动相变与结构工程策略，在碳纤维布上制备还原氧化石墨烯/MXene复合薄膜。通过精确调节激光脉冲频率，使氧化石墨烯近乎完全还原，同时生成亚微米蜂窝孔和层级皱纹。这些定制微孔增强多重内部反射和光捕获，大幅提高光热响应。MXene构建协同三维光热-电热网络，抑制局部阻抗波动，确保温度均匀；表面还原氧化石墨烯层充当钝化屏障，提升MXene抗氧化能力，并赋予薄膜高疏水和自清洁性，最终获得快速、全天候的除冰性能。
该策略实现了光电协同下57秒完全除冰，薄膜兼具大于60兆帕的拉伸强度、疏水自清洁和长期稳定性，为风机叶片、飞行器蒙皮等严苛结冰环境提供了可靠的柔性材料方案。其激光定制多孔结构与三维导电网络构筑思路，可拓展至柔性可穿戴加热、透明除雾及电磁屏蔽等领域。表面钝化保护易氧化二维材料的设计，也为其他MXene或二维材料体系的多功能防冰表面提供了可推广的途径，有助于推动极端环境下光热/电热集成材料的实用化发展。
参考消息：DOI: 10.1016/j.carbon.2026.121763
本文来自MXenes Frontier，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
