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Inhibiting Condensation Freezing on Patterned Polyelectrolyte Coatings.
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2020-03-30 , DOI: 10.1021/acsnano.0c01304 Yuankai Jin 1 , Chenyang Wu 1 , Yanling Yang 2 , Jiagui Wu 2 , Zhiyuan He 1 , Jianjun Wang 1, 3
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2020-03-30 , DOI: 10.1021/acsnano.0c01304 Yuankai Jin 1 , Chenyang Wu 1 , Yanling Yang 2 , Jiagui Wu 2 , Zhiyuan He 1 , Jianjun Wang 1, 3
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Condensation freezing inhibition is of great practical importance for anti-icing applications; however, no coatings with this performance have been reported. Here, we report the inhibition of condensation freezing on patterned polyelectrolyte coatings, including polyelectrolyte brush (PB), polyelectrolyte multilayer (PEM), and polyelectrolyte hydrogel (PH) surfaces, benefiting from their feature in regulating ice nucleation and propagation via changing counterions. On the reported surfaces, ice nucleation can be initiated exclusively at the domains with the polyelectrolytes; moreover, spontaneous ice propagation can be achieved atop the patterned polyelectrolyte surface. Consequently, condensed water surrounding the frozen drops on the patterned polyelectrolyte surface evaporates due to the instantaneously released latent heat in the course of ice propagation. Afterward, ice grows specifically on polyelectrolyte surfaces via desublimation as the saturated vapor pressure of ice is smaller than that of condensed water drops. As such, an ice-free region up to 96% of the entire surface area can be accomplished. We demonstrate that various polyelectrolyte coatings can be easily introduced on almost all surfaces, revealing great promise for anti-icing applications.
中文翻译：
抑制图案化聚电解质涂层上的冷凝冻结。
凝结冻结抑制对于防冰应用具有非常重要的实际意义。然而，没有报道具有这种性能的涂料。在这里，我们报道了在图案化的聚电解质涂层（包括聚电解质刷（PB），聚电解质多层（PEM）和聚电解质水凝胶（PH））上对冷凝冻结的抑制作用，这得益于它们通过改变反荷离子调节冰核和扩散的功能。在报道的表面上，冰核化只能在聚电解质的区域内引发；此外，可以在图案化的聚电解质表面上实现自发的冰传播。所以，由于在冰传播过程中瞬时释放的潜热，围绕在图案化的聚电解质表面上的冷冻液滴周围的冷凝水蒸发。之后，由于冰的饱和蒸气压小于冷凝水滴的饱和蒸气压，因此冰会通过升华作用特别地在聚电解质表面上生长。这样，可以实现高达整个表面积的96％的无冰区域。我们证明了各种聚电解质涂料几乎可以在几乎所有表面上引入，这为防冰应用提供了广阔前景。
更新日期：2020-03-30
中文翻译：
抑制图案化聚电解质涂层上的冷凝冻结。
凝结冻结抑制对于防冰应用具有非常重要的实际意义。然而，没有报道具有这种性能的涂料。在这里，我们报道了在图案化的聚电解质涂层（包括聚电解质刷（PB），聚电解质多层（PEM）和聚电解质水凝胶（PH））上对冷凝冻结的抑制作用，这得益于它们通过改变反荷离子调节冰核和扩散的功能。在报道的表面上，冰核化只能在聚电解质的区域内引发；此外，可以在图案化的聚电解质表面上实现自发的冰传播。所以，由于在冰传播过程中瞬时释放的潜热，围绕在图案化的聚电解质表面上的冷冻液滴周围的冷凝水蒸发。之后，由于冰的饱和蒸气压小于冷凝水滴的饱和蒸气压，因此冰会通过升华作用特别地在聚电解质表面上生长。这样，可以实现高达整个表面积的96％的无冰区域。我们证明了各种聚电解质涂料几乎可以在几乎所有表面上引入，这为防冰应用提供了广阔前景。
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