Ultrasmall‐Bandgap Tellurium Nanowire‐Based Photothermal Superhydrophobic Coating With Biomimetic 3D Thermal Network for Energy‐Autonomous Anti‐/De‐Icing

材料科学 光热治疗 涂层 纳米技术 热导率 纳米线 光热效应 半导体 热传导 联轴节(管道) 热的 粘附 光电子学 光学涂层 工作(物理) 复合材料 带隙 电导率
作者
Chengjin Zhang,Ke Pei,Wentao Zhou,Yongshen Zhou,Zhiwen Zhou,Linghai Zhang,Zhengchi Yang,Jinwei Gao,Xinyu Wang,Zhiguang Guo
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.77791
摘要

ABSTRACT Efficient anti‑/de‑icing coatings are urgently needed for outdoor infrastructures in cold climates. Here, we report a photothermal superhydrophobic coating based on ultrasmall‑bandgap tellurium nanowires (TeNWs, E g = 0.43 eV) synthesized via a surfactant‑assisted solid‑solid‑solid growth strategy. The composite, integrating TeNWs with fluorinated diatomite, constructs a continuous three‑dimensional thermal conduction network that synergistically enhances light absorption, heat transfer, and water repellency. The optimized coating achieves an exceptional solar‑thermal conversion efficiency of 92.02%, owing to strong electron‑phonon coupling (λ = 2.47) enabled by bandgap engineering, as revealed by first‑principles simulations. This biomimetic 3D network further yields a high thermal conductivity of 0.857 Wm −1 K −1 , a 306% enhancement over the matrix. Under harsh conditions (−20°C, 70% RH), it delays ice formation for 480 ± 32 s, maintains an ultralow ice adhesion strength of 17.4 ± 2.6 kPa, and under one‑sun irradiation, rapidly raises the surface temperature to 89.6°C to achieve complete de‑icing within 283 ± 23 s. Practical tests on aluminum cables, aircraft wings, and wind‑turbine blades demonstrate its versatility and durability. This work establishes a design paradigm integrating semiconductor photophysics with biomimetic engineering for scalable, high‑efficiency photothermal anti‑/de‑icing materials.
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