户外基础设施表面的防冰涂料极易受到机械损伤，这不仅会造成涂料的“失效”，甚至还会加速表面结冰、增加除冰难度。具有自主愈合功能的防冰涂料可以有效延长涂料的使用寿命并保持其防冰性能。然而，防冰涂料的应用环境是复杂多样的，在一些极端环境（如冰冻天气、酸雨等）下，涂料的自愈合性能面临着挑战，因此开发出在各种极端环境下依然实现自愈合的防冰涂料是一项重大挑战。

  近日，天津大学化工学院张雷、杨静团队在国际知名期刊《Small》 （IF=15.153）上发表了题为“An Extreme-Environment-Resistant Self-Healing Anti-Icing Coating”的研究论文。天津大学化工学院硕士研究生李瑞琪和博士研究生田澍为论文的共同第一作者。张雷教授和杨静副教授为通讯作者，合作单位为滨州魏桥国科高等技术研究院，该研究得到了国家自然科学基金和天津自然科学基金的支持。

图1 自愈合防冰涂料的设计

图2 自愈合涂料防冰机制

图3 自愈合涂料的防结冰、除冰性能

图4 涂料在不同环境下的自主自愈合性能

  此外，涂料表面损伤会促进结冰并通过与冰之间的“互锁结构”导致难除冰。该工作进一步研究了涂料自修复后的防结冰/除冰性能。结果显示，相较于未损伤的自愈合涂料，愈合后的涂料成核温度（-27.5℃）、冰剪切强度（50.2 kPa）等防冰、除冰性能均恢复良好。经过10次损伤/愈合循环后，仍保持良好的除冰性能，如图5。 

图5 SHF1损伤及愈合后的防结冰、除冰性能

图6 本工作涂料与国际上报道的自愈合防冰涂料性能对比

  论文信息：

  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

  全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202206075

通讯作者简介

  张雷，天津大学化工学院生物化工系教授、系主任、博士生导师，国家自然科学基金优秀青年基金获得者。主要研究方向包括生物化工与合成生物学、低温保护、功能材料、海洋涂料等。已在Nature Biotechnology, Nature Communications, JACS, Angew, Chemical Reviews, AIChE Journal, CES, Research, Engineering等期刊发表论文100多篇。