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在冬季，擋風(feng)玻璃結冰(bing)可謂是一件煩心的、棘手的事(shi)。車(che)擋風(feng)玻璃結冰(bing)會(hui)影響視線，飛(fei)機機翼結冰(bing)會(hui)影響飛(fei)行(xing)安全，太陽能(neng)發電(dian)板結冰(bing)會(hui)降低發電(dian)效率。

如果能夠將太(tai)陽能轉化(hua)為(wei)熱(re)量，融化(hua)表(biao)面的(de)冰雪，將會(hui)是(shi)一個節能、環保、低(di)成本的(de)除冰良方。但是(shi)，幾乎(hu)所有能夠將太(tai)陽光轉化(hua)為(wei)熱(re)量的(de)光熱(re)材(cai)(cai)料(liao)均為(wei)黑(hei)色。因(yin)此(ci)，制備兼具優異光熱(re)性能與(yu)高透明(ming)度的(de)光熱(re)轉化(hua)涂層材(cai)(cai)料(liao)是(shi)一項(xiang)重(zhong)大(da)難題。

近日，吉林(lin)大學劉小孔教授課(ke)題組在Advanced Materials報道(dao)了一(yi)種高透明(ming)度(du)的太(tai)陽(yang)(yang)光熱除(chu)冰涂(tu)層，該(gai)材料(liao)可(ke)見光透光率超過77%，同(tong)時兼具自清潔、自修復、大面積制(zhi)備等優異特性。與(yu)此同(tong)時，這也(ye)是(shi)高透明(ming)度(du)的太(tai)陽(yang)(yang)光熱除(chu)冰涂(tu)層第一(yi)次見諸(zhu)報道(dao)。

圖|MXene-SOPS涂層(ceng)的制備(bei)及(ji)性能示意圖（來源：Advanced Materials）

為了研發該材(cai)料，劉小孔教授課(ke)題組利用(yong)層層組裝技(ji)術，通過在基(ji)(ji)底上(shang)交替沉積帶(dai)(dai)正電的(de)聚二(er)甲(jia)基(ji)(ji)二(er)烯丙基(ji)(ji)氯化銨（PDDA）和帶(dai)(dai)負電的(de)MXene納米片，制備了透(tou)明的(de)、具有光熱轉換性(xing)能的(de)超薄MXene多層膜。

與(yu)此同時，課題組研(yan)究人(ren)員(yuan)精心設計并制備了一(yi)種具有(you)極低表面能(neng)的聚合(he)物，該聚合(he)物可(ke)通過無(wu)溶劑刮涂(tu)法(fa)來制備透明的固態超滑自清(qing)潔（SOPS）涂(tu)層。研(yan)究人(ren)員(yuan)將SOPS涂(tu)層涂(tu)覆在MXene多層膜(mo)上(shang)，最終構筑了具有(you)高(gao)透明度與(yu)自清(qing)潔性能(neng)的光(guang)熱轉(zhuan)換MXene-SOPS涂(tu)層。該涂(tu)層的可(ke)見(jian)光(guang)透過率高(gao)達77%，并且可(ke)在一(yi)個太(tai)陽光(guang)強照射下，將基底表面的溫度升高(gao)31℃。

具體(ti)來說，這種涂層(ceng)(ceng)由超薄MXene多層(ceng)(ceng)膜(mo)與固(gu)態超滑自清潔表面（solid slippery self-cleaning surface）的(de)結合構筑(zhu)而成。基于層(ceng)(ceng)層(ceng)(ceng)組裝技術制備的(de)超薄MXene多層(ceng)(ceng)膜(mo)兼具高透明(ming)度與優異的(de)光(guang)熱轉換性(xing)能；固(gu)態超滑表面可(ke)使沒有(you)凍結的(de)水或融化的(de)冰快速滑落而不留痕，實現太(tai)陽光(guang)照下高效抗冰或除冰的(de)性(xing)能。

圖|MXene-SOPS涂(tu)層的光熱自修復(fu)性能(neng)（來源：Advanced Materials）

換言之(zhi)，即(ji)使在環境溫度(du)(du)為-30℃的(de)情(qing)況下(xia)，這種涂(tu)層(ceng)在一個太陽光(guang)強照(zhao)射(she)下(xia)，能(neng)(neng)夠(gou)將表面溫度(du)(du)提高(gao)31℃，有(you)效(xiao)阻止水的(de)結(jie)冰或(huo)將先前形成的(de)冰進行融(rong)化。同時，該涂(tu)層(ceng)的(de)固態超(chao)(chao)滑表面賦(fu)予(yu)了其(qi)極佳的(de)自(zi)清潔性能(neng)(neng)，與超(chao)(chao)雙(shuang)疏(shu)(shu)（既超(chao)(chao)疏(shu)(shu)水又(you)超(chao)(chao)疏(shu)(shu)油）表面類(lei)似(si)，能(neng)(neng)夠(gou)有(you)效(xiao)抵抗水性及油性污漬(zi)。與超(chao)(chao)雙(shuang)疏(shu)(shu)表面相比(bi)，又(you)具有(you)透明度(du)(du)高(gao)、制備成本低、基底普適性強、機(ji)械穩定性好等優勢。

以此同時，該涂層具有在光(guang)照下實現(xian)自(zi)修復的性能，可(ke)以對抗物(wu)理損傷和(he)化學氧化，降低維(wei)護成本(ben)并且延長(chang)使用壽(shou)命。這一具有高透(tou)明度與自(zi)清潔性能的光(guang)熱除冰涂層有望(wang)在汽車擋風玻(bo)璃、建(jian)筑物(wu)玻(bo)璃幕墻、風力發電(dian)輪、太陽能發電(dian)板、飛機涂層等領(ling)域得(de)到(dao)廣泛應(ying)用。