美國:新型功能性涂料或可幫助擋風(fēng)玻璃除冰
全球涂料網(wǎng)訊:近日,美國萊斯大學(xué)的化學(xué)家James Tour與軍事用品公司洛克西德.馬丁合作成功開發(fā)出一種新型功能性涂料,能夠幫助海洋和空用雷達天線罩除冰,并且不會影響無線電波接收,穿透率很高。
所謂的雷達天線罩,可以幫雷達裝置擋住凍雨和冰,不過在天寒地凍的天氣中,這些雷達天線罩也需要除冰,免得損壞。目前多是用金屬支架支撐和加熱氧化鋁陶瓷,其缺點是重量很重,金屬部分也要離裝置很遠,避免干擾雷達。
“氧化鋁陶瓷非常難加熱,需要耗很多能量,因為導(dǎo)熱很差。”Tour表示。而只有幾個原子厚的石墨烯則能夠?qū)щ,還很薄讓無線電波可以輕易通過。若是將能夠除冰的材料噴在石墨烯納米帶上,除冰裝置就能更輕更便宜更有效。
電子顯微鏡下,石墨烯納米帶嵌入聚胺酯涂料
“當洛克西德.馬丁公司的工程師Vladimir Volman聽到我的博士生Yu Zhu的報告,講述如何噴涂制造納米帶薄層,他馬上就知道這是他需要的東西。因為Volman計算過只要用小于100納米厚的石墨烯薄層,就可以因電阻加熱達到除冰效果。”
未加工的石墨烯原材有彈道電子傳導(dǎo)的特性(Ballistic onduction),電子幾乎不會散射,電阻很小,因此沒有辦法產(chǎn)生足夠的熱量融冰,但是Tour團隊從多層納米碳管切割出來的石墨烯納米帶(graphene nanoribbons, GNRs,)經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)處理后可以產(chǎn)生足夠熱量融冰。當石墨烯納米帶平均地散布在固體表面時,各個納米帶會互相重疊,這樣當電子在納米帶間移動的時候,就會因電阻而產(chǎn)生熱量。而電流通過副產(chǎn)出的熱量多寡,只要調(diào)整涂料涂層的厚度就可以調(diào)整控制。
在一開始的實驗中,Zhu和Volman所帶領(lǐng)的團隊,是用水溶性的石墨烯納米帶噴涂在物體表面。“他們跟我說運作的效果很好,但是當我們一用手指摸,就會剝離沾到我們手上。”Tour表示。他在休士頓的一家汽車配件店找到了解決方法:“我買了聚胺酯汽車烤漆,因為它非常耐用,可以在黏著汽車上好幾年都不會掉。所以我們就將聚胺酯與石磨烯納米帶結(jié)合在一起,結(jié)果既能生熱融冰,也不會輕易從物體表面剝離。”
在實驗室中做出約 0.18 平方公尺的樣品,其基底是有彈性的聚亞酯胺,噴涂上聚胺酯放干后,再用加熱板加熱軟化涂料,再用噴槍噴上石墨烯納米帶薄層。如此一來,干燥后的石磨烯納米帶就會嵌入涂料,極難移除,不會再動不動就掉下來。Tour說他們的團隊也有嘗試過先噴石磨烯納米帶再噴聚胺酯,效果也不錯。
用波導(dǎo)管量測樣品電磁波特性
Tour表示由于石墨烯納米帶已經(jīng)可以工業(yè)生產(chǎn),現(xiàn)在實驗室的下一步目標則是,希望能做成幫汽車擋風(fēng)玻璃除冰的功能性汽車涂料產(chǎn)品。(來源:全球涂料網(wǎng))
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