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材料學院朱宏偉教授課題組在褶皺石墨烯的除霧抗冰性能研究方面取得新進展

2019年12月29日,清華大學材料學院朱宏偉教授課題組在Small上發表題為《基于褶皺石墨烯的透明電熱膜除霧器及防冰塗層》(Transparent Electrothermal Film Defoggers and Anti-icing Coatings based on Wrinkled Graphene)的研究論文。該工作采用化學氣相沉積法,以銅鋅合金為催化劑制備了表面具有均勻褶皺形貌的石墨烯薄膜,對其表面對水分特殊的響應及表面抗冰性能進行了研究,制備了透明電熱膜除霧器及防冰塗層,展現了其在除霧抗冰領域的潛在應用。

霧、霜、冰等常見的自然現象會不可避免地對人類生活及設備的正常工作造成影響,因此,表面水霧及冰層的去除或防治是目前的一個亟待解決的問題。朱宏偉教授課題組利用化學氣相沉積法在銅鋅合金襯底上制備了一種表面具有均勻褶皺結構的石墨烯薄膜,研究了其表面對水分特殊的響應機制,基于此制備了一種透明電熱膜除霧器(圖1)。該除霧器具有優異的除霧性能,在28 V的輸入電壓下僅需5 s即可将表面霧氣除盡。在30次的除霧循環後,除霧時間無明顯變化。該除霧器電阻對表面濕度具有敏感的響應,可實時監測除霧進程并調控輸入電壓。進一步研究了褶皺石墨烯的表面防冰性能,制備了一種防冰塗層,在-15 ℃的低溫下可延遲結冰1.25 h,在-10 ℃的低溫下可延遲結冰2.8 h。褶皺石墨烯有望應用于防霧玻璃、後視鏡除霧和飛機表面除冰等場合。

圖1 除霧器除霧前後的效果圖及褶皺石墨烯表面形成均勻分布微水滴的機制示意圖

本文第一作者為清華大學材料學院2019級博士生李澤晨,通訊作者為朱宏偉教授。本研究得到了國家自然科學基金委基礎科學中心項目和面上項目的資助。

論文鍊接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.201905945

本文來自清華大學,本文觀點不代表利特納米立場,轉載請聯系原作者。

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