2021年9月17日梅根·克雷格评论
研究人员发现了一种新的方法来开发超薄的表面涂层，这种涂层的强度足以抵抗划痕和磕碰。这种新材料是由薄膜和自愈技术结合而成的。
伊利诺伊大学的研究人员开发了一种新型超薄防水涂层，具有自愈能力，可能有助于蒸汽发电厂在未来更有效地运行。左起为研究生Ellie Porath、Nenad Miljkovic教授、Christopher Evans教授和研究生研究助理Ma Jingcheng。图片来源:L. Brian Stauffer。
该材料具有广泛的应用潜力，如自清洁、防污、防结冰、抗菌、防雾和改进的热交换涂层。
这项新研究发现，由动态化学键网络组成的特殊聚合物的快速蒸发特性有助于形成耐水的、纳米级厚度的自愈涂层。
由伊利诺伊大学香槟分校机械科学与工程教授Ne亚博老虎机网登录nad Miljkovic和材料科学与工程教授Christopher Evans发表了这项研究亚博网站下载自然通讯日报》。
作为研究的一部分，Miljkovic集团的重点是通过在冷凝器中使用这种涂层来提高蒸汽发电厂的效率。蒸汽发电厂是世界上最大的发电设备。
涂层，当应用到冷凝器的表面，使它们更防水和高效形成水滴，这优化了传热．
马景成，研究联合首席作者和研究生研究助理，伊利诺伊大学香槟分校
根据研究人员的说法，蒸汽发电厂使用的薄涂层可能会遇到各种耐久性问题。涂层在一周甚至几个小时内就会磨损掉。如此短的使用寿命使得该涂层在实际应用中成为一项具有挑战性的任务。
这是机械和材料科学的一个基本问题，已经有大约80年了。亚博老虎机网登录虽然较厚的涂层更耐用，但它们减少了传热，并侵蚀了涂层的潜在优势。
早期的研究表明，大多数超薄涂层在表面固化后会出现微小的针孔缺陷。蒸汽穿透这些缺陷，导致涂层逐渐分层。因此，研究人员的目标是开发一种无针孔、防水的薄膜，并将蒸汽发电厂的整体能源效率提高许多倍。
自愈材料可以自我回收和再加亚博网站下载工。我们发现，我们可以成功地利用动态键的愈合能力，允许涂层在刮痕或防止针孔生长时进行自我修复．
Christopher Evans，伊利诺伊大学香槟分校材料亚博网站下载科学与工程教授亚博老虎机网登录
这种材料被命名为dyn-PDMS，可以在硅、铝、铜或钢等多种表面的纳米级涂层上涂敷。亚博网站下载
我们能得到如此薄的层的一个原因是，反应中使用的溶剂蒸发得非常快，只留下聚合物。而且，一旦固化，这种材料很快就能从划痕中自我修复——如此之快以至于很难实时观察到。我们在材料的大体积样品中看不到这种行为——只有在薄膜中，这是我们现在试图回答的问题．
Christopher Evans，伊利诺伊大学香槟分校材料亚博网站下载科学与工程教授亚博老虎机网登录
研究人员指出，在这项研究中设计的超薄涂层为可持续防水材料提供了解决方案，并导致了材料科学和流体力学中悬而未决的开放科学问题。亚博网站下载亚博老虎机网登录
这项研究得到了海军研究办公室(Office of Naval Research)、国际碳中和能源研究所(International Institute for Carbon-Neutral Energy Research)、空军科学研究办公室(Air Force Office of Science Research)和国家科学基金会(National Scienc亚博老虎机网登录e Foundation)的支持。
Miljkovic和Evans都隶属于材料研究实验室。亚博网站下载Miljkovic还隶属于电气和计算机工程。埃文斯还隶属于贝克曼高级科学技术和化学与生物分子工程研究所。亚博老虎机网登录
期刊引用:
马,J。等．(2021)超薄自愈合玻璃体涂层，持久疏水性。自然通讯．doi.org/10.1038/s41467 - 021 - 25508 - 4。
来源:https://illinois.edu/