灵活和可扩展的光热/电热抗结冰/解冰元材料,用于有效的大规模制备
Tonghui Lu1, Xianglin Li1, Mengying Lu1
1School of Naval Architecture, Ocean and Energy Power Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430063, China.
iScience
|November 7, 2024
概括
这项研究引入了一种可扩展的混合超材料,用于有效的全天候防冰和除冰. 该材料展示了创纪录的冰延迟时间和快速除冰能力,克服了以前基于碳的技术的局限性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 表面工程是什么?表面工程是什么?
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 用于光热/电热抗结冰的碳基材料面临着挑战,包括环境依赖,耐久性差,高能耗和复杂的制造.
- 有效的防冰和除冰解决方案对于基础设施维护至关重要,特别是在寒冷的气候.
研究的目的:
- 开发一种可扩展的混合型超材料,用于强大的全天候防冰和除冰应用.
- 克服现有的基于碳的抗结冰材料的局限性.
- 为了证明材料在广泛的温度范围内的性能及其大规模制造性.
主要方法:
- 一种纳米结构,多孔的混合元材料的制造,其中包含了石墨烯薄膜.
- 通过在零度以下温度 (-30°C和-20°C) 测量冰延迟时间来评估抗结冰性能.
- 使用低功率输入 (1.6W) 评估除冰效率,通过长时间户外暴露 (720h) 测试耐用性.
主要成果:
- 在模拟的阳光下,超材料在-30°C下实现了360s和-20°C下2500s的冰延迟记录.
- 由于石墨烯膜的高导电性,以最小功率 (1.6W) 实现了快速脱冰.
- 该材料具有出色的耐用性,在长时间的户外暴露后保持超水表面 (接触角度>150°).
结论:
- 开发的混合元材料提供了一个可扩展和耐用的解决方案,用于全天候防冰和除冰.
- 它的卓越性能和可制造性为防冰/除冰行业带来了重大进步.
- 这项技术有望在冰冷条件下提高基础设施的安全性和效率.
