东华大学研发出可防冰粘结的疏冰混凝土涂层

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冰是各种基础设施的敌人：冰让马路、铁路轨道和人行道在深冬时节变得毫无用处。因此，各种防冰涂层普遍应用于汽车、海事和航空工业等领域。但几乎在任何情况下，这些涂层都只是应用于相对光滑的坚硬表面（例如金属、玻璃和陶瓷等）。由于具有混凝土孔隙率高和粗糙度大等特点，其为涂料开发商提供了更加严峻的挑战。冰与混凝土的形成和粘附方式与金属的形成方式非常不同，因此一旦形成就很难去除。反复的冻结可能会导致混凝土破裂，所以城市每年大概都需要花费数百万美元的维修费用。

这就促使越来越多的研究团队探索疏冰表面—可直接应用于混凝土样材料以减少冰的粘附性的耐用涂层。来自上海东华大学的聚合物科学家团队在12月的《材料快报》“Materials Letters”上发表了他们的最新进展—标准混凝土砖的两步喷涂工艺。

他们首先分析了原始混凝土样品的疏水性和防冰性。分析发现：接触角随时间变化—在14min内从57.5°下降到18°。这是水通过表面上的开孔渗透到混凝土结构中的结果。通过将稀释的氟树脂直接喷涂到表面上来制备涂覆的混凝土砖。该团队的超疏水涂层由悬浮在异丙醇中的氟硅烷功能化二氧化硅(F-SiO2)纳米颗粒组成。混凝土表面共计喷涂了3层，大概几百纳米。扫描电镜成像显示：由于混凝土结构的变化使其疏水角增大为165.5°，因而其疏水性增强。

落在两个样品上的冷水在每个样品上的表现也不同：在原始混凝土上迅速扩散，并在具有涂层的样品上形成球形液滴。这一观察结果反映在被测冰粘附强度上—涂层混凝土的粘附强度是未涂层混凝土的10倍。这两个样品也经历了30个除冰周期，涂层混凝土在所有情况下都优于涂层混凝土。然而，除此之外，超疏水性涂料开始遭受结构损伤，其性能下降。在实际应用中，这意味着涂层需要定期重新使用。

Icephobic concrete is a slippery step closer