研究亮点：本研究成功制备了1种氟化MXene掺杂的超疏水涂层（MX-SHC），通过简单的喷涂和固化工艺，实现了对多种基材的高效防/除冰保护。该涂层不仅展现出优异的机械化学稳定性和可修复的润湿性，还具有显著的光热转换能力，能在极端低温环境下快速消除表面冰霜。

研究背景：

1、不期望的冰积累在多种工业过程和人类活动中普遍存在，会导致显著的能量消耗、经济损失和安全隐患。开发实用的疏冰材料仍然是1个挑战。

2、传统的SHSs在极端寒冷和潮湿的环境中或在结冰/除冰周期中容易失去疏冰性，因为水汽可以立即在多尺度结构中凝结和冻结，导致水排斥Cassie-Baxter状态的显著退化。

研究思路：

本研究中，通过喷涂和固化含有聚二甲基硅氧烷、疏水二氧化硅纳米颗粒和氟化MXene纳米片的环氧基混合物，制备了1种新型基材无关的超疏水涂层。涂层展现出高水接触角约158°和滑动角约4°，并且能够承受强腐蚀性液体、剧烈温度变化、长期紫外线照射、强力水射流冲击、多周期砂纸磨损和重复胶带剥离的考验。借助热量，MX-SHC可以在频繁的O2等离子体处理后重复修复其超疏水性。结合出色的表面超疏水性和卓越的太阳能热性能，MX-SHC能够在太阳照射下23 s内消除表面霜冻，超过30 min防止水滴结冰，并在-30 °C下4 min内融化冻水滴。此外，测量到的冰与MX-SHC的黏附强度低至约15 kPa。

主要结论：

1、MX-SHC涂层在多种基材上展现出约158°的水接触角和约4°的滑动角，具有显著的超疏水性能。

2、涂层在经受强酸/碱腐蚀、高水溶液盐度、剧烈温度变化、长期紫外线照射、强力水射流冲击、多周期砂纸磨损和重复胶带剥离后，仍能保持超疏水状态。

3、借助热量辅助，MX-SHC在频繁的O2等离子体处理后能够修复其超疏水性。

4、MX-SHC具有高效的光热转换能力，在太阳照射下能在极端低温环境下快速消除表面冰霜，且冰与涂层的黏附强度低，显示出在严苛环境下高效防/除冰的潜力。

文章信息：

1、Jiaxing Zhang, Peipei Zhang, Zhenfeng Hu, Chengcheng Li, Xin Cui, Bin Yan. A fluorinated MXene-doped superhydrophobic coating with mechanochemical robustness, repairable wettability and photothermal conversion for highly efficient anti/de-icing[J]. Chemical Engineering Journal, 2024, 498, 155499, ISSN 1385-8947.

https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.155499

2、作者团队来自四川大学制革清洁技术国家工程实验室、生物材料科学与工程学院、北京国防科技创新研究院先进交叉技术研究中心。