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A novel hybrid anti-icing surface combining an aqueous self-lubricating coating and phase-change materials

Shamshiri Mohammadreza, Jafari Reza et Momen Gelareh. (2023). A novel hybrid anti-icing surface combining an aqueous self-lubricating coating and phase-change materials. Progress in Organic Coatings, 177, e107414.

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URL officielle: http://dx.doi.org/10.1016/j.porgcoat.2023.107414

Résumé

The ability of phase change materials (PCMs) to absorb and release large amounts of latent heat has led to great interest in their use in anti-icing applications. Combining PCMs and other passive icephobic strategies such as self-lubricating coatings could enhance anti-icing performance. Here, an icephobic coating is fabricated by impregnating an elastomeric matrix containing PEG-PDMS copolymers with PCM microcapsules. First, a selected mixture of n-dodecane and n-tetradecane is encapsulated within urea–formaldehyde shells using in-situ polymerization. Various concentrations of microcapsules are then added into the self-lubricated PDMS coating and 2.5 wt% of hydroxyl-terminated PEG-PDMS copolymer. Differential scanning calorimetry confirms that the PCM-embedded coating has colder ice nucleation temperatures than the self-lubricating coatings lacking microcapsules. The release of latent heat by the PCMs likely preserves the liquid-like layer for a more extended time and delays ice nucleation. The presence of PCM microcapsules can positively affect self-lubricating characteristics of the matrix containing the PEG-PDMS copolymer to further reducing ice adhesion. The presence of a liquid-like layer lowers ice adhesion strength and decreases ice accumulation on surfaces. These particular properties are further enhanced by the incorporated PCM microcapsules and their ability to release latent heat. Finally, the durability of the fabricated coatings is confirmed after multiple icing/de-icing cycles. Such PCM-impregnated coatings therefore offer potential uses for diverse icephobic applications.

Type de document:Article publié dans une revue avec comité d'évaluation
ISSN:03009440
Volume:177
Pages:e107414
Version évaluée par les pairs:Oui
Date:2023
Identifiant unique:10.1016/j.porgcoat.2023.107414
Sujets:Sciences naturelles et génie > Génie
Sciences naturelles et génie > Génie > Génie des matériaux et génie métallurgique
Sciences naturelles et génie > Sciences appliquées
Département, module, service et unité de recherche:Unités de recherche > Centre international de recherche sur le givrage atmosphérique et l’ingénierie des réseaux électriques (CENGIVRE) > Laboratoire des revêtements glaciophobes et ingénierie des surfaces (LaRGIS)
Départements et modules > Département des sciences appliquées > Module d'ingénierie
Mots-clés:ice accumulation, ice adhesion, icephobicity, phase change materials (PCMs), quasi liquid-like layer, smart icephobic coatings, synergistic effect, accumulation de glace, adhésion à la glace, glacephobicité, matériaux à changement de phase (PCM), couche quasi liquide, revêtements glaçons intelligents, effet synergique
Déposé le:14 août 2023 18:38
Dernière modification:14 août 2023 18:58
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