Photothermal superhydrophobic and corrosion resistant titania microstructured surface for ice prevention and removal

材料科学 光热治疗 腐蚀 纳米技术 化学工程 曲面(拓扑) 纳米结构 润湿 原子力显微镜 纳米颗粒 复合材料 光热效应
作者
Huamei Zhong,Zhifeng Hu,Chengjie Xiang,Chun Yang,R.Z. Wang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:17 (1) 被引量:1
标识
DOI:10.1038/s41467-026-71606-6
摘要

Ice accretion severely compromises titanium alloy components in maritime environments. Conventional anti-icing coatings provide passive protection but often fail at the metal-coating interface under thermal and mechanical stresses, highlighting the need for in-situ engineered icephobic surfaces. Herein, we report an in-situ fabricated titanium surface integrating superhydrophobicity, photothermal conversion, and corrosion resistance through electrochemical treatment and vacuum annealing. The hierarchical micro-nano architecture with three-dimensional nanotubes establishes a robust superhydrophobic state. The reduced bandgap of titanium oxide enhances light absorption and thermal confinement, enabling rapid heating to 86 °C under 1 sun illumination. A stable oxide layer ensures excellent corrosion resistance after 120 h immersion in NaCl solution. Owing to these synergistic features, the surface demonstrates outstanding anti-icing and de-icing performance for pure and saline water, including outdoor conditions, achieving ice sliding within 235 s under 0.3 sun illumination. The surface retains superhydrophobicity after prolonged UV exposure, chemical corrosion, and mechanical abrasion, and exhibits anti-biofouling capability after 72 h immersion. This work provides a durable multifunctional strategy for mitigating ice formation on titanium components in complex environments.
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