在冬季，擋風玻璃結冰可謂是一件煩心的、棘手的事。車擋風玻璃結冰會影響視線，飛機機翼結冰會影響飛行安全，太陽能發電板結冰會降低發電效率。

如果能夠將太陽能轉化為熱量，融化表面的冰雪，將會是一個節能、環保、低成本的除冰良方。但是，幾乎所有能夠將太陽光轉化為熱量的光熱材料均為黑色。因此，制備兼具優異光熱性能與高透明度的光熱轉化涂層材料是一項重大難題。

近日，吉林大學劉小孔教授課題組在Advanced Materials報道了一種高透明度的太陽光熱除冰涂層，該材料可見光透光率超過77%，同時兼具自清潔、自修復、大面積制備等優異特性。與此同時，這也是高透明度的太陽光熱除冰涂層第一次見諸報道。

圖|MXene-SOPS涂層的制備及性能示意圖（來源：Advanced Materials）

為了研發該材料，劉小孔教授課題組利用層層組裝技術，通過在基底上交替沉積帶正電的聚二甲基二烯丙基氯化銨（PDDA）和帶負電的MXene納米片，制備了透明的、具有光熱轉換性能的超薄MXene多層膜。

與此同時，課題組研究人員精心設計并制備了一種具有極低表面能的聚合物，該聚合物可通過無溶劑刮涂法來制備透明的固態超滑自清潔（SOPS）涂層。研究人員將SOPS涂層涂覆在MXene多層膜上，最終構筑了具有高透明度與自清潔性能的光熱轉換MXene-SOPS涂層。該涂層的可見光透過率高達77%，并且可在一個太陽光強照射下，將基底表面的溫度升高31℃。

具體來說，這種涂層由超薄MXene多層膜與固態超滑自清潔表面（solid slippery self-cleaning surface）的結合構筑而成。基于層層組裝技術制備的超薄MXene多層膜兼具高透明度與優異的光熱轉換性能；固態超滑表面可使沒有凍結的水或融化的冰快速滑落而不留痕，實現太陽光照下高效抗冰或除冰的性能。

圖|MXene-SOPS涂層的光熱自修復性能（來源：Advanced Materials）

換言之，即使在環境溫度為-30℃的情況下，這種涂層在一個太陽光強照射下，能夠將表面溫度提高31℃，有效阻止水的結冰或將先前形成的冰進行融化。同時，該涂層的固態超滑表面賦予了其極佳的自清潔性能，與超雙疏（既超疏水又超疏油）表面類似，能夠有效抵抗水性及油性污漬。與超雙疏表面相比，又具有透明度高、制備成本低、基底普適性強、機械穩定性好等優勢。

以此同時，該涂層具有在光照下實現自修復的性能，可以對抗物理損傷和化學氧化，降低維護成本并且延長使用壽命。這一具有高透明度與自清潔性能的光熱除冰涂層有望在汽車擋風玻璃、建筑物玻璃幕墻、風力發電輪、太陽能發電板、飛機涂層等領域得到廣泛應用。