Revista de química física y biofísica
Acceso abierto

abstracto

Fabricación por pulverización de revestimientos duraderos y transparentes para aplicación antihielo: repelencia al agua dinámica, retardo de formación de hielo y adhesión de hielo

Yizhou Shen, Yu Wu, Jie Tao, Zhengwei Wu

Los recubrimientos antihielo/hielofóbicos, normalmente aplicados en forma de materiales superficiales funcionales, se consideran una selección ideal para resolver los problemas de formación de hielo que enfrenta la vida diaria y la producción industrial. Sin embargo, las aplicaciones de los recubrimientos anticongelantes están muy limitadas por los dos desafíos principales: la fuerza de unión con los sustratos y la estabilidad del alto rendimiento anticongelante. Aquí, diseñamos y fabricamos un tipo de recubrimiento de sílice fluorada superhidrofóbica (F-SiO₂) @polydimethylsiloxane (PDMS) de alto rendimiento, y enfatizamos aún más la mejora de la fuerza de unión con sustratos y el mantenimiento de Alto rendimiento antihielo. Los recubrimientos resultantes exhibieron una excelente repelencia al agua con un ángulo de contacto de hasta 155,3°; y un tiempo de contacto muy corto (~10,2 ms) de gotas de impacto. A bajas temperaturas, las gotas que venían rebotaban rápidamente en la superficie del revestimiento, y los revestimientos superhidrofóbicos mostraban un aumento de más de cincuenta veces en el tiempo de congelación en comparación con el aluminio desnudo. La fuerza de adhesión del hielo sobre los revestimientos fue de solo 26,3 kPa, mucho menor que la del aluminio desnudo (821,9 kPa). Además, las estructuras nanoporosas construidas por oxidación anódica podrían mejorar enormemente la fuerza de unión de los recubrimientos con el sustrato, que se evaluó a través de un método estándar (ASTM D3359). Las propiedades anticongelantes aún conservaron una alta estabilidad en las condiciones de 30 ciclos de formación de hielo/descongelación, remojo y lavado con solución ácida (pH = 5,6). Este trabajo puede impulsar eficazmente los recubrimientos antihielo hacia una aplicación en el mundo real.