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  戶外基礎設施表面的防冰涂料極易受到機械損傷，這不僅會造成涂料的“失效”，甚至還會加速表面結冰、增加除冰難度。具有自主愈合功能的防冰涂料可以有效延長涂料的使用壽命并保持其防冰性能。然而，防冰涂料的應用環境是復雜多樣的，在一些極端環境（如冰凍天氣、酸雨等）下，涂料的自愈合性能面臨著挑戰，因此開發出在各種極端環境下依然實現自愈合的防冰涂料是一項重大挑戰。

  近日，天津大學化工學院張雷、楊靜團隊在國際知名期刊《Small》 （IF=15.153）上發表了題為“An Extreme-Environment-Resistant Self-Healing Anti-Icing Coating”的研究論文。天津大學化工學院碩士研究生李瑞琪和博士研究生田澍為論文的共同第一作者。張雷教授和楊靜副教授為通訊作者，合作單位為濱州魏橋國科高等技術研究院，該研究得到了國家自然科學基金和天津自然科學基金的支持。

圖1 自愈合防冰涂料的設計

圖2 自愈合涂料防冰機制

圖3 自愈合涂料的防結冰、除冰性能

圖4 涂料在不同環境下的自主自愈合性能

  此外，涂料表面損傷會促進結冰并通過與冰之間的“互鎖結構”導致難除冰。該工作進一步研究了涂料自修復后的防結冰/除冰性能。結果顯示，相較于未損傷的自愈合涂料，愈合后的涂料成核溫度（-27.5℃）、冰剪切強度（50.2 kPa）等防冰、除冰性能均恢復良好。經過10次損傷/愈合循環后，仍保持良好的除冰性能，如圖5。 

圖5 SHF1損傷及愈合后的防結冰、除冰性能

圖6 本工作涂料與國際上報道的自愈合防冰涂料性能對比

  論文信息：

  An Extreme-Environment-Resistant Self-healing Anti-icing Coating

  Ruiqi Li ^#, Shu Tian^#, Yunqing Tian, Jiancheng Wang, Sijia Xu, Kai Yang, Jing Yang^* and Lei Zhang^*

  Small 2022. DOI：10.1002/smll.202206075

  全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202206075

通訊作者簡介

  張雷，天津大學化工學院生物化工系教授、系主任、博士生導師，國家自然科學基金優秀青年基金獲得者。主要研究方向包括生物化工與合成生物學、低溫保護、功能材料、海洋涂料等。已在Nature Biotechnology, Nature Communications, JACS, Angew, Chemical Reviews, AIChE Journal, CES, Research, Engineering等期刊發表論文100多篇。