Page 84 - 《精细化工》2021年第5期

·938· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

表 2 不同基材及其喷涂涂层在一个太阳光强照射下的
平衡温度
Table 2 Equilibrium temperature of different substrate surfaces
and their coatings under one-sun irradiation
未含涂层的 含有涂层的 温差
不同基材
平衡温度 T 1/℃ 平衡温度 T 2/℃ T/℃
玻璃 34.7 75.3 40.6
塑料 40.1 75.1 35.0
铝片 30.8 71.5 40.7
不锈钢 29.8 72.3 42.5

2.5 自清洁性能
在实际的室外应用中，涂层容易受到周围环境
污染物的污染，从而阻挡和散射阳光，大大降低了
光热除冰效率。超疏水表面具有自清洁性能 [21-22] ，

图 5 不同样品在一个太阳光强下的光热曲线（a）；玻璃 能够防止涂层被污染，从而保持长期高效的光热转
（b）和光热超疏水涂层表面（c）的平衡温度热红 换性能。本文将沙子用作标记物来评估涂层的自清
外照片 洁性能。图 7a~a 2 和 b~b 2 分别为玻璃和光热超疏水
Fig. 5 Photothermal-heating curves of different samples 涂层的自清洁效果图。由图 7a~a 2 可以看出，当水
surface under one-sun irradiation (a), thermal infrared
images of glass (b) and photothermal superhydrophobic 滴滴到玻璃表面时，水滴无法带走其表面的沙子。
coating (c) at equilibrium temperature 而由图 7b~b 2 可以看出，当水滴滴在超疏水的光热

涂层表面时，水滴从涂层表面滚落的同时并将沙子
带走，使涂层表面保持干净。这种现象主要归因于
两方面原因：一方面是超疏水的涂层对水滴的低黏
附性使水滴易于从表面滚落；另一方面是污染物与
水滴之间的亲和力大于其与超疏水涂层之间的亲和
力。说明光热超疏水涂层具有优异的自清洁性。

图 6 在一个太阳光强照射下玻璃（a）和光热超疏水涂
层表面（b）光热除冰过程
Fig. 6 Photothermal deicing process on the surface of
glass (a) and photothermal superhydrophobic
coating (b) under one-sun irradiation

从图 6a 可见，在 9 min 光照时间内，玻璃表面
的冰层没有融化。然而，从图 6b 可以看出，在 9 min
光照时间内，光热超疏水表面的冰完全融化，并从

涂层表面滚走，留下干净的表面。这是因为在太阳
光的照射下，涂层表面因炭黑的光热作用迅速升温， 图 7 玻璃（a~a 2 ）和光热超疏水涂层（b~b 2 ）的自清洁
测；对应光热超疏水涂层（b~b 2 ）不同阶段表面光
使涂层表面的冰快速融化，并在超疏水性能的作用
照时的红外照片（c~c 2 ）
下融化的水从涂层表面滚走，留下干净的表面，达
Fig. 7 Self-cleaning tests of glass (a~a 2 ) and superhydrophobic
到自除冰的效果。 photothermal coatings (b~b 2 ); Infrared photos (c~c 2 )
不同基材喷涂涂层前后在一个太阳光强下的平 of the photothermal superhydrophobic coatings
(b~b 2 ) at different stages under surface illumination
衡温度如表 2 所示。从表中可以看出，喷涂涂层后，
玻璃、塑料、铝片、不锈钢表面的平衡温度分别提 图 7c~c 2 是与图 7b~b 2 对应的不同阶段表面光照
高了 40.6 ℃、35.0 ℃、40.7 ℃、42.5 ℃。喷涂涂层 时的红外照片。从图中可以看出，当超疏水光热涂
后各个基材的平衡温度均有大幅度的提高，表明各 层表面完全被沙子覆盖时，一个太阳光强照射下的
基材在喷涂涂层后其除冰效果均有较大幅度提高。 平衡温度仅能达到 41.7 ℃。而自清洁后的超疏水光