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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麵取得新進展

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《基於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製備了表麵具有均勻褶皺形貌的石墨烯薄膜,對其表麵對水分特殊的響應及表麵抗冰性能進行了研究,製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,表麵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製備了一種表麵具有均勻褶皺結構的石墨烯薄膜,研究了其表麵對水分特殊的響應機製,基於此製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即可將表麵霧氣除盡。在30次的除霧循環後,除霧時間無明顯變化。該除霧器電阻對表麵濕度具有敏感的響應,可實時監測除霧進程並調控輸入電壓。進一步研究了褶皺石墨烯的表麵防冰性能,製備了一種防冰塗層,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於防霧玻璃、後視鏡除霧和飛機表麵除冰等場合。

圖1 除霧器除霧前後的效果圖及褶皺石墨烯表麵形成均勻分布微水滴的機製示意圖

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麵上項目的資助。

論文鏈接: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,轉載請聯係原作者。

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