Thermomechanically Resilient Polyionic Elastomers with Enhanced Anti-Icing Performances

材料科学 弹性体 结冰 复合材料 高分子科学 法律工程学 气象学 物理 工程类
作者
Weiwei Yan,Tong Li,Yi Zhang,Yan‐Wen Lin,Xijian Lan,Jianyang Wu
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:16 (25): 32693-32701
标识
DOI:10.1021/acsami.4c04501
摘要

Anti-icing gels inhibit ice formation and accretion; however, current iterations face prevalent drawbacks such as poor strength, weak substrate adhesion, and limited anti-icing properties. Herein, we propose a novel approach to address these challenges by developing a thermomechanical robust polyionic elastomer (PIE) with enhanced anti-icing properties. The PIE surface exhibits an icing delay time up to 5400 s and remains frost-free after exposure to -10 °C for 3.5 h, attributed to the inhibitory effect on ice formation by ions from ILs and the polyelectrolyte network. Moreover, the PIE exhibits remarkable anti-icing durability, with ice adhesion strengths below 35 kPa after undergoing 30 icing/deicing cycle tests at -20 °C. Following sandpaper abrasion (300 cycles), scratching, and heat treatment (100 °C, 16 h), the adhesion strength remains ca. 20 kPa, highlighting its resilience under various thermal and mechanical conditions. This exceptional durability is attributed to the low volatility of the IL and the robust ionic interactions within the PIE network. Furthermore, the PIE demonstrates favorable self-healing properties and strong substrate adhesion in both low-temperature and ambient environments, facilitated by the abundance of hydrogen bonds and electrostatic forces within PIE. This work presents an innovative approach to developing high-performance, durable, and robust anti-icing materials with potential implications across various fields.
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