石墨烯新应用─于极端环境中强效除冰疏水

2017-07-07 13:15:53 防雾剂,织物疏水疏油整理剂 阅读

疏水

莱斯大学科学家们已经改良他们以石墨烯为基底的除冰剂,以防止低于冰点时凝冰的形成,同时也增加了超疏水的性质,这个强健的薄膜倾向适用于较极端的环境,比如飞机、电力线以及船舶。

 

美国莱斯大学科学家已经优化他们的以石墨烯为基底的除冰剂。这种新材料即使在超低温下的环境,也能融化机翼及电线上的冰块,且若温度高于华氏7度的话,冰块甚至是无法形成的。莱斯大学的James Tour化学实验室,赋予这种除冰剂超疏水的性质,使其可以在华氏7度以上时被动地阻止水分凝结。这个薄膜是形成方式是:将除冰剂分散在原子厚度的石墨烯纳米带表面上,由于石墨烯是导体,所以材料能藉由电流来加热以融化冰雪。

 

根据研究人员表示,这种材料可以透过喷涂的方式批覆上去,让其适用在更广泛的应用,像是飞机、电力线、雷达罩和船只。该研究将会发布在这个月的美国化学学会杂志

 

我们已经学会制作一种抗冰材料,它能在较温和的条件下执行,让加热不再是必要条件,而是可以选择性地的去使用。Tour教授说:我们现有的薄膜,可以在大范围条件下,使大面积的区块免除于冰雪的吸附。

疏水材料是指当他们和水的接触角大于150度的时候;「接触角」这个术语指的是水表面和材料表面接触时,两平面所构成的夹角。水珠越大,接触角就越大。接触角为0度的话基本上就是一个水坑;而最大角180度的话,则定义为刚接触到表面的水珠。

 

莱斯大学的薄膜结合氟化物和石墨烯纳米带来提高他们的疏水性质,Tour表示:他们发现纳米带结合全氟链一同调整的话,会导致薄膜具有较高的接触角,指出薄膜在一些特殊情况下为可控的。

 

加热测试:将表面加热到室温下,接着再次冷却,发现薄膜的性质并没有产生其他变化。

 

研究人员发现,7°C以下时,水会凝结在结构内部的孔隙,导致表面失去其超疏水和防冰的性能。而在这一点上,应用至少12伏特的电力加热,便足以再使其保有疏水的性质。

 

应用40伏特加热薄膜,能使其提高到室温,尽管周围环境是零下25°C。

研究人员发现这虽然有效,但该除冰方式仍然不能完全地排除水份,因为一些会残留在纳米带束间的孔隙。添加一些低熔点(-61°F)的润滑剂到薄膜上,使其表面光滑、加速除冰以及节约能源。



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