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  表面結冰問題對新能源設施（如輸電線路、風電葉片等）運行的安全性、可靠性構成了嚴重威脅，并導致了巨大的經濟損失。傳統的除冰方法，如機械振動和熱處理，通常需要大量的人力和物力，且除冰效率較低。近年來，研究者們逐漸關注被動防結冰策略，這種策略因其高效、低成本的特點而備受青睞。迄今為止，超疏水涂層已成為最具前景的被動防結冰解決方案之一。其卓越性能主要源于高接觸角（>150°）和低滾動角（<10°），這有效減少了固體與液體的接觸面積，從而延緩冰的形成并降低冰的粘附強度。然而，超疏水涂層只能延緩結冰，無法完全防止結冰。

圖1. 光熱超疏水防結冰/除冰涂層的設計思路

  為此，中國科學院蘭州化物所張俊平研究員團隊通過系統的理論分析，發現高水接觸角、低涂層熱導率及水滴在低溫、高濕度環境下在涂層表面維持穩定Cassie-Baxter狀態是超疏水涂層實現優異被動防結冰性能的關鍵。為此，該團隊在凹凸棒石表面原位生長具有優異光熱性能的Cu-MOF并進行低表面能改性；將其分散至粘結劑中并通過非溶劑誘導粘結劑發生相分離形成微米粘結劑/低表面能納米粒子聚集體；通過一步噴涂法制得具有三級微/納/納米結構的光熱超疏水防結冰涂層（圖1），有效解決了傳統光熱超疏水防結冰涂層的上述缺陷。該涂層在-10℃、80%相對濕度、0.1個太陽數弱太陽光條件下（或真實環境）展現出優異的防結冰/結霜和除冰/除霜性能。

  文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-54058-8.