材料学院朱宏伟教授课题组在褶皱石墨烯的除雾抗冰性能研究方面取得新进展

2019年12月29日，清华大学材料学院朱宏伟教授课题组在Small上发表题为《基于褶皱石墨烯的透明电热膜除雾器及防冰涂层》（Transparent Electrothermal Film Defoggers and Anti-icing Coatings based on Wrinkled Graphene）的研究论文。该工作采用化学气相沉积法，以铜锌合金为催化剂制备了表面具有均匀褶皱形貌的石墨烯薄膜，对其表面对水分特殊的响应及表面抗冰性能进行了研究，制备了透明电热膜除雾器及防冰涂层，展现了其在除雾抗冰领域的潜在应用。

雾、霜、冰等常见的自然现象会不可避免地对人类生活及设备的正常工作造成影响，因此，表面水雾及冰层的去除或防治是目前的一个亟待解决的问题。朱宏伟教授课题组利用化学气相沉积法在铜锌合金衬底上制备了一种表面具有均匀褶皱结构的石墨烯薄膜，研究了其表面对水分特殊的响应机制，基于此制备了一种透明电热膜除雾器（图1）。该除雾器具有优异的除雾性能，在28 V的输入电压下仅需5 s即可将表面雾气除尽。在30次的除雾循环后，除雾时间无明显变化。该除雾器电阻对表面湿度具有敏感的响应，可实时监测除雾进程并调控输入电压。进一步研究了褶皱石墨烯的表面防冰性能，制备了一种防冰涂层，在-15 ℃的低温下可延迟结冰1.25 h，在-10 ℃的低温下可延迟结冰2.8 h。褶皱石墨烯有望应用于防雾玻璃、后视镜除雾和飞机表面除冰等场合。

图1 除雾器除雾前后的效果图及褶皱石墨烯表面形成均匀分布微水滴的机制示意图

本文第一作者为清华大学材料学院2019级博士生李泽晨，通讯作者为朱宏伟教授。本研究得到了国家自然科学基金委基础科学中心项目和面上项目的资助。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.201905945

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