近日，東北大學教授王強、副教授劉曉明團隊在光熱超疏水超材料領域取得重要進展，提出了一種用于防冰/除冰的高性能結構化微納晶體陣列光熱超疏水超材料。相關成果發表在Advanced Materials。
覆冰現象會對建筑物和基礎設施、航空、電力線路、公路運輸等造成重大風險。光熱超疏水材料在防冰/除冰領域展現出顯著潛力。其光熱特性可在光照下持續產熱，為除冰提供穩定能量。超疏水特性則能有效抑制融水鋪展和二次結冰，從而確保除冰過程的高效性和連續性。然而，目前刻蝕技術雖能實現有序圖案，但在制備納米級特征時成本過高；而無序的微納結構則存在性能可調性差、均勻性不佳等問題。
本研究中，團隊提出了一種用于防冰/除冰的高性能結構化微納晶體陣列光熱超疏水超材料。這種結構化晶體陣列具有豐富的微納表面，可將沉積的金屬-絕緣體-金屬（MIM）諧振器轉變為異構諧振器。這些具有不同尺寸、角度和厚度的異構諧振器可提供更多的電磁波響應位點和散射表面，能將均勻MIM結構中離散的吸收位點轉化為連續的吸收帶，從而使其實現高達96%的太陽光譜吸收率。此外，通過調整沉積材料，晶體陣列的表面形態就可以從光滑變為粗糙，從而實現從疏水性向超疏水性的轉變。與傳統的微納分級結構不同，結構化微納晶體陣列可以與薄膜堆疊架構集成，兼具膜系材料的優勢，如性能可調、均勻性好、基底兼容性佳及可擴展性強。
該方法在微納結構制造、寬帶電磁波吸收、潤濕性控制、光熱轉換及防冰/除冰等領域展現出了廣泛的應用潛力。
相關論文信息：https://doi.org/10.1002/adma.202516655
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