Супергидрофобное покрытие с высокой механической прочностью, пассивной защитой от обледенения и активным удалением льда

Гипотеза: Нарастание льда создаёт серьёзные проблемы в быту и при эксплуатации промышленных объектов. Однако большинство существующих покрытий для защиты от обледенения и удаления льда утрачивают свои свойства при частом механическом износе, а их ограниченная функциональность — только защита от обледенения или только удаление льда — не позволяет использовать их при любых погодных условиях.

Эксперименты: Многофункциональное супергидрофобное покрытие получено методом обратной инфильтрации композита из наночастиц оксида железа (FeONPs) и фторсодержащей эпоксидной смолы. Состав и морфологию поверхности, а также её смачиваемость систематически исследовали с помощью ИК-Фурье-спектроскопии (FTIR), сканирующей электронной микроскопии (SEM) с энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией (EDX), лазерной сканирующей микроскопии и тензиометрии контактного угла. Защиту от обледенения и удаление льда оценивали по задержке замерзания и фототермическому эффекту соответственно [34].

Результаты: Покрытие обладает выраженными водоотталкивающими свойствами: краевой угол смачивания водой достигает 161,0°, а угол скатывания капли составляет всего 1,4°. Супергидрофобность сохраняется после 400 циклов отрыва клейкой ленты, 260 циклов истирания наждачной бумагой или 25 циклов ударного воздействия песка. Благодаря гидрофобной иерархической нано- и микроструктуре, существенно замедляющей теплообмен, замерзание капли воды на покрытии задерживается до 35 мин по сравнению с непокрытой поверхностью. Кроме того, благодаря фототермическому эффекту наночастиц оксида железа температура поверхности при инфракрасном облучении быстро поднимается выше 0 °C, способствуя таянию льда на холодных поверхностях. Предложенный подход позволяет решать проблему обледенения при различных погодных условиях и имеет перспективы применения в инженерных системах [34].