耐腐蚀光电热复合液态金属防除冰涂层的制备方法

本发明涉及的是一种防冰除冰材料领域的技术，具体是一种通过自组装反应得到的耐腐蚀光电热复合液态金属防除冰涂层的制备方法。

背景技术：

1、现有防除冰材料多采用碳基材料作为光热超疏水填料。但碳材料往往面临易燃，机械性能差等问题。液态金属作为优异的光电复合填料，具有一定的阻燃性和柔韧性，有望取代碳材料作为光热超疏水涂层的主要填料。然而，液态金属的局限性在于在暴露环境中容易氧化和腐蚀。为了提高液态金属的稳定性，封装改性是一种常见的策略。一般的封装改性会增强液态金属的亲水性，不利于防冰性能的改善。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术缺乏光电热复合除冰能力的不足，提出一种耐腐蚀光电热复合液态金属防除冰涂层的制备方法，通过全氟辛基三乙氧基硅烷和正硅酸四乙酯的自组装排列，将液态金属封装为核壳结构的包覆纳米粒子，利用微纳形貌构筑的加工方式，提高导热性能，大幅延长了液态金属在高温和酸碱蚀下的应用寿命，有利于液态金属在户外环境中的防除冰应用。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明涉及一种耐腐蚀光电热复合液态金属防除冰涂层的制备方法，将液态金属分散于正硅酸四乙酯和十三氟辛基三乙氧基硅烷的混合溶液后，进一步加入氨水搅拌并烘干得到复合填料粉末，经与聚二甲基硅氧烷混合后浇筑于基板上得到光电热复合液态金属防除冰涂层。

4、所述的混合溶液，通过将正硅酸四乙酯和十三氟辛基三乙氧基硅烷按10:1～1:1的质量比和混合得到。

5、所述的液态金属具体是指：金属镓和金属铟的共晶合金，其中：金属镓的质量比在50％～90％。

6、所述的液态金属的用量按正硅酸四乙酯质量的5％～50％添加，优选超声分散30～90分钟。

7、所述的氨水，其用量为正硅酸四乙酯质量5～50％，优选加入后搅拌30～90分钟。

8、所述的烘干是指：在60～100℃烘箱中加热6～24小时。

9、所述的与聚二甲基硅氧烷混合是指：将复合填料粉末和聚二甲基硅氧烷按质量比5:1～1:5混合并研磨10～60分钟。

10、所述的基板，优选为打磨处理后的聚四氟乙烯基板，进一步优选为通过50目～1000目砂纸打磨后的聚四氟乙烯基板。

11、本发明涉及一种基于上述方法制备得到的光电热复合液态金属防除冰涂层，其中复合填料和聚二甲基硅氧烷的质量比为5:1～1:5，兼顾光电热复合防除冰效果和耐腐蚀性能优选比例为1:1～1:5。

12、技术效果

13、本发明利用正硅酸四乙酯和十三氟辛基三乙氧基硅烷构建具有抗氧化抗酸碱蚀的氟硅核壳结构，结合液态金属的光热效应和电热效应，制备出具有长期稳定的光电热复合防除冰涂层。与现有技术相比，本发明制备得到的涂层在1440小时的酸蚀和碱蚀下分别保持了99.3％和94.4％的光热效应。在150.8°的超疏水和光热效应的共同作用下，其光热除冰效果为未改性液态金属防除冰涂层的2.04倍。在5w/cm2的电加热功率下具有54.2℃的升温，和52秒的电热除冰时间。

技术特征：

1.一种耐腐蚀光电热复合液态金属防除冰涂层的制备方法，其特征在于，将液态金属分散于正硅酸四乙酯和十三氟辛基三乙氧基硅烷的混合溶液后，进一步加入氨水搅拌并烘干得到复合填料粉末，经与聚二甲基硅氧烷混合后浇筑于基板上得到光电热复合液态金属防除冰涂层；

2.根据权利要求1所述的耐腐蚀光电热复合液态金属防除冰涂层的制备方法，其特征是，所述的混合溶液，通过将正硅酸四乙酯和十三氟辛基三乙氧基硅烷按10:1～1:1的质量比和混合得到。

3.根据权利要求1所述的耐腐蚀光电热复合液态金属防除冰涂层的制备方法，其特征是，所述的液态金属，按正硅酸四乙酯质量的5％～50％添加。

4.根据权利要求3所述的耐腐蚀光电热复合液态金属防除冰涂层的制备方法，其特征是，添加液态金属后进一步超声分散30～90分钟。

5.根据权利要求1所述的耐腐蚀光电热复合液态金属防除冰涂层的制备方法，其特征是，所述的氨水，其用量为正硅酸四乙酯质量5～50％。

6.根据权利要求5所述的耐腐蚀光电热复合液态金属防除冰涂层的制备方法，其特征是，加入氨水后搅拌30～90分钟。

7.根据权利要求1所述的耐腐蚀光电热复合液态金属防除冰涂层的制备方法，其特征是，所述的烘干是指：在60～100℃烘箱中加热6～24小时。

8.根据权利要求1所述的耐腐蚀光电热复合液态金属防除冰涂层的制备方法，其特征是，所述的与聚二甲基硅氧烷混合是指：将复合填料粉末和聚二甲基硅氧烷按质量比5:1～1:5混合并研磨10～60分钟。

9.根据权利要求1所述的耐腐蚀光电热复合液态金属防除冰涂层的制备方法，其特征是，所述的基板为通过50目～1000目砂纸打磨后的聚四氟乙烯基板。

10.一种耐腐蚀光电热复合液态金属防除冰涂层，其特征在于，根据权利要求1-9中任一所述方法制备得到。

技术总结一种耐腐蚀光电热复合液态金属防除冰涂层的制备方法，将液态金属分散于正硅酸四乙酯和十三氟辛基三乙氧基硅烷的混合溶液后，进一步加入氨水搅拌并烘干得到复合填料粉末，经与聚二甲基硅氧烷混合后浇筑于基板上得到光电热复合液态金属防除冰涂层。本发明通过全氟辛基三乙氧基硅烷和正硅酸四乙酯的自组装排列，将液态金属封装为核壳结构的包覆纳米粒子，利用微纳形貌构筑的加工方式，提高导热性能，大幅延长了液态金属在高温和酸碱蚀下的应用寿命，有利于液态金属在户外环境中的防除冰应用。技术研发人员：刘洪,吉泽民,黄小彬,盛浩强受保护的技术使用者：上海交通大学技术研发日：技术公布日：2024/7/9