田雪林教授團隊在表面防垢研究方面取得重要進展

結垢是油田生産、換熱器、鍋爐、工業水處理、海水淡化等衆多行業面臨的重大問題，然而目前常用的防垢方法存在防垢效率低、不環保、塗層不穩定等諸多問題，研究能有效抑制垢形成的高性能抗垢表面對于實現低能耗、環境友好的抗垢應用具有重要意義。針對上述問題，田雪林教授團隊提出了一種獨特的類液體表面功能化高效防垢策略。通過在表面接枝極低玻璃化轉變溫度的線性聚二甲基矽氧烷（LPDMS）分子刷，獲得具有類液體特性的功能化表面，使得表面抗垢效果顯著提高。

團隊通過“grafting to”方法制備一系列表面功能化抗垢表面，系統對比了其抗垢特性。結果表明，類液體表面在所調查表面中具有最佳的防垢效果。特别是，與傳統的低表面能表面，如全氟辛基三氯矽烷（PFOS）塗層表面相比較，盡管LPDMS類液體表面表面能是前者的兩倍以上，其抗垢效果仍顯著優于前者。通過随時間變化的結垢過程觀察及監控形垢過程中的離子濃度變化，發現類液體表面相比于PFOS等低表面能表面可以更有效的抑制固-液界面無機垢的異相成核。

該發現打破了固體表面能越低越利于防垢的傳統觀點，表明類液體LPDMS分子刷的動态特性對于抗垢具有獨特的增強效應，開辟了一條通過類液體功能化表面而非環境有害的傳統含氟有機化合物塗層來解決氣-液界面結垢問題的更綠色、更有效的新途徑。相關内容以“Dynamic polydimethylsiloxane brush coating shows even better antiscaling capability than low-surface-energy fluorocarbon counterpart”為題發表在環境科學領域重要期刊Environmental Science & Technology上（https://doi.org/10.1021/acs.est.1c01850），其中碩士研究生陳雨欣為第一作者，田雪林教授為通訊作者，該工作獲得國家自然科學基金等項目的資助。