在冬季，擋風(fēng)玻璃結(jié)冰可謂是一件煩心的、棘手的事。車擋風(fēng)玻璃結(jié)冰會影響視線，飛機(jī)機(jī)翼結(jié)冰會影響飛行安全，太陽能發(fā)電板結(jié)冰會降低發(fā)電效率。

如果能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)化為熱量，融化表面的冰雪，將會是一個節(jié)能、環(huán)保、低成本的除冰良方。但是，幾乎所有能夠?qū)⑻柟廪D(zhuǎn)化為熱量的光熱材料均為黑色。因此，制備兼具優(yōu)異光熱性能與高透明度的光熱轉(zhuǎn)化涂層材料是一項重大難題。

近日，吉林大學(xué)劉小孔教授課題組在Advanced Materials報道了一種高透明度的太陽光熱除冰涂層，該材料可見光透光率超過77%，同時兼具自清潔、自修復(fù)、大面積制備等優(yōu)異特性。與此同時，這也是高透明度的太陽光熱除冰涂層第一次見諸報道。

圖|MXene-SOPS涂層的制備及性能示意圖（來源：Advanced Materials）

為了研發(fā)該材料，劉小孔教授課題組利用層層組裝技術(shù)，通過在基底上交替沉積帶正電的聚二甲基二烯丙基氯化銨（PDDA）和帶負(fù)電的MXene納米片，制備了透明的、具有光熱轉(zhuǎn)換性能的超薄MXene多層膜。

與此同時，課題組研究人員精心設(shè)計并制備了一種具有極低表面能的聚合物，該聚合物可通過無溶劑刮涂法來制備透明的固態(tài)超滑自清潔（SOPS）涂層。研究人員將SOPS涂層涂覆在MXene多層膜上，最終構(gòu)筑了具有高透明度與自清潔性能的光熱轉(zhuǎn)換MXene-SOPS涂層。該涂層的可見光透過率高達(dá)77%，并且可在一個太陽光強(qiáng)照射下，將基底表面的溫度升高31℃。

具體來說，這種涂層由超薄MXene多層膜與固態(tài)超滑自清潔表面（solid slippery self-cleaning surface）的結(jié)合構(gòu)筑而成?；趯訉咏M裝技術(shù)制備的超薄MXene多層膜兼具高透明度與優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換性能；固態(tài)超滑表面可使沒有凍結(jié)的水或融化的冰快速滑落而不留痕，實現(xiàn)太陽光照下高效抗冰或除冰的性能。

圖|MXene-SOPS涂層的光熱自修復(fù)性能（來源：Advanced Materials）

換言之，即使在環(huán)境溫度為-30℃的情況下，這種涂層在一個太陽光強(qiáng)照射下，能夠?qū)⒈砻鏈囟忍岣?1℃，有效阻止水的結(jié)冰或?qū)⑾惹靶纬傻谋M(jìn)行融化。同時，該涂層的固態(tài)超滑表面賦予了其極佳的自清潔性能，與超雙疏（既超疏水又超疏油）表面類似，能夠有效抵抗水性及油性污漬。與超雙疏表面相比，又具有透明度高、制備成本低、基底普適性強(qiáng)、機(jī)械穩(wěn)定性好等優(yōu)勢。

以此同時，該涂層具有在光照下實現(xiàn)自修復(fù)的性能，可以對抗物理損傷和化學(xué)氧化，降低維護(hù)成本并且延長使用壽命。這一具有高透明度與自清潔性能的光熱除冰涂層有望在汽車擋風(fēng)玻璃、建筑物玻璃幕墻、風(fēng)力發(fā)電輪、太陽能發(fā)電板、飛機(jī)涂層等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。