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在冬(dong)季，擋(dang)風玻璃(li)(li)結(jie)冰(bing)可謂是一件(jian)煩心的、棘(ji)手的事(shi)。車(che)擋(dang)風玻璃(li)(li)結(jie)冰(bing)會(hui)影響視線(xian)，飛(fei)機機翼結(jie)冰(bing)會(hui)影響飛(fei)行安全，太陽能發(fa)電(dian)(dian)板結(jie)冰(bing)會(hui)降低發(fa)電(dian)(dian)效率。

如果能(neng)(neng)夠將太(tai)陽能(neng)(neng)轉(zhuan)化(hua)(hua)為熱(re)量(liang)，融化(hua)(hua)表面的(de)冰雪(xue)，將會是(shi)一個節能(neng)(neng)、環保(bao)、低成(cheng)本的(de)除(chu)冰良方。但(dan)是(shi)，幾乎所有能(neng)(neng)夠將太(tai)陽光(guang)(guang)轉(zhuan)化(hua)(hua)為熱(re)量(liang)的(de)光(guang)(guang)熱(re)材料均(jun)為黑色。因此，制備兼具優異光(guang)(guang)熱(re)性能(neng)(neng)與高透明度的(de)光(guang)(guang)熱(re)轉(zhuan)化(hua)(hua)涂層(ceng)材料是(shi)一項(xiang)重大難題。

近日，吉林(lin)大(da)學劉小(xiao)孔教授課題(ti)組在(zai)Advanced Materials報(bao)道了一種高(gao)透(tou)明度的(de)太陽光熱除冰(bing)涂(tu)層(ceng)，該材料可(ke)見光透(tou)光率超過77%，同時(shi)兼(jian)具自清潔、自修復、大(da)面積制(zhi)備等優異特性(xing)。與此同時(shi)，這也是(shi)高(gao)透(tou)明度的(de)太陽光熱除冰(bing)涂(tu)層(ceng)第一次見諸(zhu)報(bao)道。

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

為了研發(fa)該材料，劉小孔教授課題組利用(yong)層(ceng)層(ceng)組裝技術，通過在(zai)基(ji)底上交替沉積帶正電(dian)的聚二甲基(ji)二烯丙基(ji)氯(lv)化銨（PDDA）和帶負電(dian)的MXene納米(mi)片，制備了透明的、具有光熱(re)轉換性能(neng)的超(chao)薄MXene多層(ceng)膜(mo)。

與此(ci)同時，課(ke)題組研(yan)究人員精心(xin)設計并制(zhi)(zhi)備(bei)(bei)了(le)(le)一種具有(you)極低表(biao)面能的(de)(de)聚合物，該聚合物可(ke)通(tong)過無溶劑刮涂(tu)法來制(zhi)(zhi)備(bei)(bei)透(tou)(tou)明的(de)(de)固態超(chao)滑自清(qing)潔(jie)（SOPS）涂(tu)層。研(yan)究人員將SOPS涂(tu)層涂(tu)覆在MXene多層膜(mo)上(shang)，最終構筑了(le)(le)具有(you)高(gao)(gao)透(tou)(tou)明度(du)與自清(qing)潔(jie)性能的(de)(de)光熱轉(zhuan)換MXene-SOPS涂(tu)層。該涂(tu)層的(de)(de)可(ke)見光透(tou)(tou)過率高(gao)(gao)達77%，并且可(ke)在一個太(tai)陽(yang)光強(qiang)照射下，將基底表(biao)面的(de)(de)溫(wen)度(du)升高(gao)(gao)31℃。

具體(ti)來說，這種涂層(ceng)由超(chao)(chao)薄(bo)MXene多層(ceng)膜與固態超(chao)(chao)滑(hua)自清潔表面(mian)（solid slippery self-cleaning surface）的結(jie)合構筑而(er)成。基于層(ceng)層(ceng)組裝技術制備的超(chao)(chao)薄(bo)MXene多層(ceng)膜兼(jian)具高(gao)透(tou)明度(du)與優異(yi)的光熱轉(zhuan)換(huan)性能(neng)；固態超(chao)(chao)滑(hua)表面(mian)可使沒有凍結(jie)的水或融化(hua)的冰(bing)快(kuai)速滑(hua)落而(er)不(bu)留痕，實(shi)現太陽(yang)光照下高(gao)效抗(kang)冰(bing)或除冰(bing)的性能(neng)。

圖|MXene-SOPS涂層的光熱自修復性能（來(lai)源：Advanced Materials）

換言之(zhi)，即使在環(huan)境溫(wen)度為(wei)-30℃的情況下(xia)，這(zhe)種涂(tu)層(ceng)(ceng)在一個太陽光強(qiang)照射下(xia)，能(neng)夠(gou)將表(biao)面(mian)溫(wen)度提高31℃，有(you)效阻止(zhi)水的結冰或將先前形成(cheng)的冰進行融化。同時，該(gai)涂(tu)層(ceng)(ceng)的固(gu)態超滑表(biao)面(mian)賦予(yu)了(le)其極(ji)佳的自清潔(jie)性能(neng)，與超雙疏(shu)（既超疏(shu)水又超疏(shu)油）表(biao)面(mian)類似，能(neng)夠(gou)有(you)效抵抗水性及油性污漬。與超雙疏(shu)表(biao)面(mian)相比，又具有(you)透明度高、制備(bei)成(cheng)本低、基(ji)底普適性強(qiang)、機械穩定性好等優勢(shi)。

以(yi)此同時，該涂層具(ju)(ju)有(you)在(zai)(zai)光(guang)照下實現自修復的(de)性能，可以(yi)對抗物(wu)理損(sun)傷和化學氧(yang)化，降低維(wei)護成本(ben)并且延長使(shi)用壽命。這一具(ju)(ju)有(you)高透明(ming)度與(yu)自清潔性能的(de)光(guang)熱除冰(bing)涂層有(you)望在(zai)(zai)汽車擋風(feng)玻璃、建筑(zhu)物(wu)玻璃幕墻、風(feng)力(li)發電輪(lun)、太陽(yang)能發電板、飛機涂層等領域得到廣(guang)泛應用。