2025年, 第55卷, 第12期　刊出日期：2025-12-01

  

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探索开发
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  水性蜡基正温度系数电热防冰涂层的制备及其性能研究

  李丰华, 刘钰博, 孙成刚, 吴 杨, 周 峰

  涂料工业. 2025, 55(12): 2-9. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2025-090

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  【目的】解决传统电热防冰涂层能耗高、温度可控性差的问题。【方法】本研究通过将单组分水性聚氨酯树脂、石蜡乳液及碳纳米管水性分散液按照一定比例混合均匀，制备了一种基于石蜡相变的正温度系数电热防冰涂层。【结果】该涂层具有明显的焦耳热效应，可在低温下进行电热防冰、除冰。此外，当涂层温度超过石蜡熔点时，涂层中的石蜡组分熔融，涂层电阻变大，防止电热涂层表面过度加热。涂层的破坏性试验证实，当涂层表面破损区域直径小于 4 mm时，涂层电热均匀性不受影响。力学性能测试表明，该涂层具有优异的耐弯曲性、附着力、柔韧性和耐冲击性。【结论】本文所报道的具有正温度系数效应的电热防冰涂层，可以主动抑制电热涂层温度过高，降低电热失温带来的安全隐患，为智能防冰系统设计提供了新的思路，在风机叶片、飞机机翼、高寒列车转向架等装备表面的防冰系统中具有广泛的应用前景。
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  ZnAl-LDH 基超滑涂层的制备及其防污和防冰性能研究

  杜世容, 汪国庆

  涂料工业. 2025, 55(12): 10-16. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2025-289

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  【目的】开发高性能超滑涂层，以应对严苛环境下的表面结冰和污损挑战。【方法】采用水热法在铝合金表面原位生长锌铝层状双氢氧化物（ ZnAl-LDH）纳米阵列，利用苯甲酸钠进行改性作为缓蚀剂，并通过全氟癸基硅烷（ PFDS）修饰构建超疏水涂层（ LDH-PFDS），继而在样品表面注入硅油润滑剂形成超滑涂层（ LDH-SLIPS）。采用 X射线衍射仪（ XRD）、场发射扫描电镜（SEM）、傅立叶变换红外光谱仪（ FT-IR）等分析其结构与成分，并测试其润湿性、防污（抗细菌、抗蛋白黏附）、防结冰及机械 /化学稳定性。【结果】 LDH-SLIPS超滑涂层具有优异的超疏水性（水接触角 162. 5°）；且其防污性能显著，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均超 99%，并能有效抵抗蛋白黏附。在防冰方面， LDH-SLIPS表面延迟结冰时间达 225 s，较裸铝板延长了 17. 75倍。此外，该涂层展现卓越的稳定性，经磨损、刮擦、超声及盐水浸泡后仍能维持超滑特性。【结论】本研究成功制备了一种基于 ZnAl-LDH的具有防污、防冰及高稳定性的超滑涂层，为解决铝合金在海洋环境应用中的表面失效问题提供了新策略。
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  热致变色超疏水涂层的制备及其防冰性能研究

  杨国健, 邬旭阳, 黄俊杰, 刘黎明

  涂料工业. 2025, 55(12): 17-22. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2025-299

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  【目的】解决高压输电线用光热超疏水涂层在非结冰期持续加热的问题。【方法】将热致变色微胶囊（临界变色温度 5~10 ℃）、二氧化硅纳米颗粒与聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合，构建分级微纳结构。开发了一种兼具温度自适应调控与光热效应的多功能超疏水涂层（ TCSC）。该涂层低温时呈黑色，光热效应显著，温度快速升高；常温时呈白色，光热效应减弱，温度上升缓慢甚至稳定不变。实验通过模拟气候箱及冷却平台验证涂层的疏水性、冰黏附强度，使用冷光源测试不同光照强度下光热效应，通过酸碱盐溶液测试涂层疏水稳定性。【结果】 TCSC水接触角 153°，结冰时间达 341 s（约为金属铝表面的 4倍），冰黏附强度仅 53. 3 kPa（约为金属铝表面的 16%）弱光（200 W/m²）下 70 s实现脱冰； TCSC临界变色温度 5~10 ℃，其可以动态调控光热效率；酸碱盐环境下水接触角，波动 < 5°，可在 15°倾斜角自清洁沙砾。【结论】该涂层通过热致变色 -光热协同机制，为高压输电线防冰技术的全气候适应性，提供创新解决方案。
工艺技术
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  环氧改性有机硅涂层的制备及防冰稳定性研究

  张乐乐, 郑钦文, 涂书画, 冯 杰

  涂料工业. 2025, 55(12): 23-29. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2025-327

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  【目的】结冰现象对飞机、风电叶片及高速列车等装备的安全运行构成严重威胁，开发兼具低冰黏附强度与优异力学稳定性的防护涂层具有重要意义。【方法】本研究将环氧树脂与聚酰胺、端羟基聚二甲基硅氧烷及 KH560复合，构建了一种环氧改性有机硅涂层体系。该体系在保留有机硅材料本征防冰性能的基础上，显著提升了涂层的力学强度。【结果】所制备的环氧改性有机硅涂层具备良好的疏水性与低表面能特性。即使在砂蚀后，涂层仍能维持结构完整性及稳定的防冰性能。此外，该涂层在铝材表面表现出优异的附着力，最高可达 4B等级，并与环氧底漆之间形成良好的界面结合力。【结论】本研究成功实现了有机硅防冰性能与环氧树脂力学优势的有机结合，为高速列车底部等严寒环境下的防冰保护提供了可行的技术解决方案。
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  自修复降冰片烯基含氟有机凝胶的制备及其防冰性能

  宫 凯, 刘晓萱, 范雯雯, 解 宇, 谢春杰, 雷 岚, 李 辉

  涂料工业. 2025, 55(12): 30-37. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2025-282

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  【目的】为解决抗结冰有机凝胶力学性能差的问题。【方法】以降冰片烯基十二氟庚酯（NDF）为单体，二降冰片烯基亚甲基双（异氰酸苯酯）（NMBI）为交联剂，液体石蜡为分散介质，通过开环易位聚合（ROMP）设计出自修复降冰片烯基含氟有机凝胶（NDFG）。【结果】NDFG凝胶呈现优异的力学性能（拉伸强度>0. 44 MPa）和防冰性能，在.20 ℃时保持 14. 86 kPa低冰剪切强度，即使经过 15次结冰-除冰循环，冰剪切强度仍低至 27 kPa。此外，动态氢键的断裂和重组赋予凝胶良好的自修复性能（自修复效率>86. 36%）。【结论】该有机凝胶是一种具有高力学强度的自修复防冰材料，在防冰领域具有良好的应用前景。
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  阳极氧化钛/全氟聚醚疏水表面的疏水自修复及防冰性能研究

  刘星雨, 段潤朝, 邢 翔, 徐婷姣, 韩清吉, 赵宇彤, 李 丹, 孔淼淼, 刘玉鹏

  涂料工业. 2025, 55(12): 38-42. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2025-156

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  【目的】开发一种具有疏水自修复和防冰性能的表面。【方法】使用阳极氧化制备氧化钛多孔膜，并于膜孔中填充全氟聚醚，得到阳极氧化钛/全氟聚醚疏水表面。考察了阳极氧化钛/全氟聚醚疏水表面的疏水性、表面能、疏水自修复性、表面冰黏附应力等性能。【结果】与初始钛片相比，阳极氧化钛/全氟聚醚疏水表面具有较好的疏水性，表面能由 46. 5 J/m²降低至 15. 5 J/m²。在疏水表面氟化合物被破坏后，氧化钛多孔膜中负载的全氟聚醚会迁移到表面修复疏水性。当经过 4次等离子体破坏/修复循环后，表面水接触角为 96°，仍保持疏水状态。该表面的冰黏附应力由初始钛片的 0. 22 MPa降至 0. 06 MPa，具有较好的防冰性能。此外，该表面经过落砂冲击后，未发现明显的破坏和疏水性降低，具有较好的力学强度。【结论】阳极氧化钛/全氟聚醚疏水表面具有较好的疏水自修复、防冰性能，在疏水自清洁和防冰领域具有一定应用前景。
绿色低碳
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  植物蛋白基无氟超疏水光热防冰纺织涂层的制备

  彭 波, 王增坤, 张志伟, 陈 诚, 于梦寒, 史智蕊

  涂料工业. 2025, 55(12): 43-49. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2025-267

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  【目的】提升户外设施在严寒环境中的防冰性能与使用寿命，摆脱传统含氟材料的环境风险。【方法】以废弃豆浆粉为原料，基于三氯化铁诱导蛋白质变性效应协同单宁酸 -三氯化铁络合反应，通过简便喷涂技术制备具有光热防冰效果的植物蛋白基无氟超疏水纺织（SPMC）涂层。【结果】该涂层表现出优异超疏水性与防除冰性能，接触角为 152. 2°，滚动角为 6°，-15 ℃环境中能将 10 μL液滴结冰时间延长 3. 1倍，冰黏附力仅为原始织物的 7. 4%。在 1个太阳光强度照射 300 s后涂层温度可升至 78. 1 ℃，并实现快速除冰。【结论】 SPMC涂层融合了主动除冰与被动防冰机制，为极寒环境下纺织品防护提供清洁高效的技术路径。
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  基于改性天然矿粉的耐磨超疏水涂层制备及防冰性能研究

  唐雨婷, 田 盼, 汪 洋, 冯增辉, 刘宇轩, 刘兰轩, 秦卫华

  涂料工业. 2025, 55(12): 50-55. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2025-220

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  【目的】针对超疏水涂层在电力系统防冰应用中耐久性不足的问题，研制一种兼具耐磨性与防冰性能的超疏水涂层。【方法】以氟化物改性天然矿粉（主要成分为 SiO₂）作为疏水填料，与低表面能有机硅树脂复合，采用喷涂工艺在基底表面构建耐磨超疏水涂层；系统研究疏水填料含量（10%~35%）对涂层性能的影响，通过扫描电子显微镜和接触角测量仪表征涂层微观形貌与润湿性，并利用延迟结冰测试、冰黏附强度测试及砂纸磨损试验综合评价其防冰性能与耐磨性。【结果】当疏水填料含量为 30%时，涂层水接触角大于 160°，表面结冰时间延长至 1 420 s（-10 ℃）冰黏附强度降至 50 kPa以下，且经 200次砂纸磨损后水接触角仍高于 150°；在输电线缆表面应用验证中，超疏水，涂层（SSC-6）使表面水滴结冰时间从 300 s延长至 1 200 s。【结论】本研究成功研制出一种具有卓越耐磨性的超疏水防冰涂层，为输电线路的防冰设计提供了潜在的解决方案。
科学视点
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  基于化学与微结构设计策略的仿生防冰表面与涂层技术

  张润妍, 宋黎娜, 王 磊, 汤厚骏, 高 峰, 刘 毅, 张庆华

  涂料工业. 2025, 55(12): 56-61. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2025-175

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  【目的/意义】随着冰雪在材料表面附着引发的工程问题日益突出，尤其在光伏、风电等能源领域，防覆冰表面的需求愈发迫切。【分析/评论/进展】近年来，仿生防冰表面研究借鉴自然界生物表面防冰机制，取得了显著进展。本文从冰的形成、传播及其抑制机理出发，综述了当前的防冰技术，重点介绍了 3种主要的仿生防冰策略：基于荷叶效应的超疏水表面（SHS）、基于猪笼草效应的光滑液体注入多孔表面（SLIPS）、以及基于抗冻蛋白（AFP）模拟物的防冰表面。【结论/展望】阐述了这些仿生防冰策略的原理、性能特点及其在应用中的挑战，旨在为高效、环境友好的防冰材料设计提供理论参考和实践指导。
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  耐寒生物防冰策略及仿生防冰涂层研究进展

  郝澎宇, 张黎明, 李庆斯, 张 雷

  涂料工业. 2025, 55(12): 62-69. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2025-336

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  【目的/意义】结冰现象往往会对户外设施的性能和安全造成损害，构建高效防冰涂层正受到科研界和工业界的广泛关注。耐寒生物经过自然演化和选择形成了多样化的防冰策略，为开发高效仿生防冰涂层提供了新思路。【分析/评论/进展】首先综述了耐寒生物防冰策略的研究现状，重点阐述了企鹅羽毛、北极熊毛发以及抗冻蛋白（AFP）的防冰机理。其次，以企鹅羽毛多级微纳结构仿生、北极熊疏水皮脂分子仿生以及抗冻蛋白仿生为代表性案例，探讨并介绍了仿生防冰涂层的研究进展。进一步，基于“仿皮肤材料”的理念，着重总结了自愈合防冰涂层的最新研究动态。【结论/展望】耐寒生物防冰策略的仿生研究属于新兴前沿方向，利用抗冻蛋白等生物防冰分子构建高效防冰涂层具有广阔前景。未来需进一步完善耐寒生物防冰理论，强化仿生设计在防冰涂层中的应用，并借助合成生物学等技术，对生物防冰分子进行改造与合成，以推动仿生防冰涂层的产业化进程。
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  光热超疏水防/除冰涂层研究进展

  王展博, 龚徳朋, 张超灿

  涂料工业. 2025, 55(12): 70-75. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2025-286

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  【目的/意义】冰雪积聚在航空航天、风电、电力传输等领域引发严重安全隐患与经济损失，新型光热超疏水涂层通过“被动防冰-主动融冰”协同机制，显著提升防/除冰效率。【分析/评论/进展】根据光热转换机理及传热过程，从不同光热材料体系出发，对基于碳基材料、金属材料、半导体材料和高分子材料以及其他材料的光热超疏水防/除冰涂层进行详细阐述，讨论不同材料体系涂层的被动防冰性能和主动除冰性能，明确不同材料体系的光热超疏水防/除冰涂层的研究进展及现存问题，并结合当前材料科学、表面工程及智能响应技术的发展趋势，最后提出“动态适应性防/除冰涂层”创新设计理念。【结论/展望】通过对不同光热超疏水涂层的研究进展进行总结，明确光热材料对超疏水涂层的主动除冰起着关键性的作用，为未来防/除冰涂层的研究与发展提供一定的启示与参考。
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  光热防/除冰多尺度设计技术研究进展

  徐 健, 陈蓉蓉, 刘婧媛, 刘 琦, 于 静, 朱佳慧, 王 君

  涂料工业. 2025, 55(12): 76-81. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2025-240

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  【目的/意义】固体表面结冰与积冰现象广泛存在于各类裸露设施表面，对工业生产与人类日常生活构成严重危害。开发高效、稳定且环境友好的防/除冰涂料，对解决极端气候下的结冰问题具有重要工程意义。【分析/评论/进展】本文系统综述了近年来光热功能与界面功能化结合的多尺度设计策略在防/除冰表面的研究进展，从机理层面阐述固体表面疏冰性与防/除冰涂料的作用机制，基于能量转换机制分类介绍了各类光热材料的特性与应用，总结了相变储能、光热功能材料与界面功能化相结合设计策略的优势和挑战。【结论/展望】针对复杂环境下的防/除冰需求，光热功能与界面功能化结合的设计方案在长效防/除冰性能方面潜力显著，为全天候防/除冰涂料的发展提供新的方向。
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  功能性超疏水防冰涂层的研究进展

  许慧凌, 林明华, 王 华, 陈勇军, 王 瑶, 郑 斌, 金政华, 赖学军, 李红强, 曾幸荣

  涂料工业. 2025, 55(12): 82-86. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2025-307

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  【目的/意义】在低温环境下，设备表面结冰问题给全球带来巨大的经济损失。传统的除冰方式不仅成本高，而且效率低，难以满足实际的应用需求。超疏水防冰涂层是解决该技术难题的有效途径之一。【分析/评论/进展】首先介绍了超疏水涂层的防冰原理，其次综述了光/电/磁-热转换、含润滑剂和含防冻剂的功能性超疏水防冰涂层的研究进展，并点评了其优势及存在问题。【结论/展望】目前虽然超疏水防冰涂层的研究及应用取得了阶段性成果，但仍有许多关键技术需要攻克，应重点加强其耐久性和多功能化的研究，同时必须注重成果转化和实际应用。
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  自修复防冰涂层的研究进展

  何志平, 刘文晶, 宁 亮

  涂料工业. 2025, 55(12): 87-92. https://doi.org/10.12020/j.issn.0253-4312.2025-177

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  【目的 /意义】新型自修复防冰涂层能克服机械损伤、实现长效防 /除冰。【分析 /评论 /进展】详细阐述了疏水型、亲水型及其他类型自修复防冰涂层的修复机理，同时讨论了各类涂层的修复方式、防冰性能和损伤修复后的防冰性能。【结论 /展望】明确了不同类型自修复防冰涂层的研究进展及现存问题，并结合当前材料科学、表面工程及智能响应技术的发展趋势，进一步探讨了提升自修复防冰涂层综合性能的策略，为后续自修复防冰涂层的研究与发展提供了一定的启示和参考。