石墨烯新應用─于極端環境中強效除冰疏水

材料牛注：萊斯大學科學家們已經改良他們以石墨烯為基底的除冰劑，以防止低于冰點時凝冰的形成，同時也增加了超疏水的性質，這個強健的薄膜傾向適用于較極端的環境，比如飛機、電力線以及船舶。

美國萊斯大學科學家已經優化他們的以石墨烯為基底的除冰劑。這種新材料即使在超低溫下的環境，也能融化機翼及電線上的冰塊，且若溫度高于華氏7度的話，冰塊甚至是無法形成的。萊斯大學的James Tour化學實驗室，賦予這種除冰劑超疏水的性質，使其可以在華氏7度以上時被動地阻止水分凝結。這個薄膜是形成方式是：將除冰劑分散在原子厚度的石墨烯納米帶表面上，由于石墨烯是導體，所以材料能藉由電流來加熱以融化冰雪。

根據研究人員表示，這種材料可以透過噴涂的方式批覆上去，讓其適用在更廣泛的應用，像是飛機、電力線、雷達罩和船只。該研究將會發布在這個月的美國化學學會雜志ACS Applied Materials and Interfaces。

「我們已經學會制作一種抗冰材料，它能在較溫和的條件下執行，讓加熱不再是必要條件，而是可以選擇性地的去使用。」Tour教授說：「我們現有的薄膜，可以在大范圍條件下，使大面積的區塊免除于冰雪的吸附。」

疏水材料是指當他們和水的接觸角大于150度的時候；「接觸角」這個術語指的是水表面和材料表面接觸時，兩平面所構成的夾角。水珠越大，接觸角就越大。接觸角為0度的話基本上就是一個水坑；而最大角180度的話，則定義為剛接觸到表面的水珠。

萊斯大學的薄膜結合氟化物和石墨烯納米帶來提高他們的疏水性質，Tour表示：他們發現納米帶結合全氟鏈一同調整的話，會導致薄膜具有較高的接觸角，指出薄膜在一些特殊情況下為可控的。

加熱測試：將表面加熱到室溫下，接著再次冷卻，發現薄膜的性質并沒有產生其他變化。

研究人員發現，7°C以下時，水會凝結在結構內部的孔隙，導致表面失去其超疏水和防冰的性能。而在這一點上，應用至少12伏特的電力加熱，便足以再使其保有疏水的性質。

應用40伏特加熱薄膜，能使其提高到室溫，盡管周圍環境是零下25°C。

研究人員發現這雖然有效，但該除冰方式仍然不能完全地排除水份，因為一些會殘留在納米帶束間的孔隙。添加一些低熔點(-61°F)的潤滑劑到薄膜上，使其表面光滑、加速除冰以及節約能源。

本文由編輯部楊洪期提供素材，洪聖哲編譯。

原文鏈接：Rice De-Icer Gains Anti-Icing Properties