加州大学洛杉矶分校(UCLA)塞缪尔利工程学院(Samueli School of Engineering)的材料科学家和中国的同事开发了一种防止冰形成的涂层。它的工作方式受到一种自然机制的启发，这种机制可以防止生活在南极洲附近的几种鱼类血液结冰。
他们发表在《物质》杂志上的研究表明，这种新型涂层可能是一种廉价而通用的解决方案，可以防止飞机机翼、室外管道和其他设备上的关键部件在低温下结冰。它是第一种通过作用于冰形成的三个不同方面来阻止冰形成的物质。
“冰的形成从成核开始，当一个小的冰种子晶体首先形成，然后它生长，最后附着在一个表面，”领导这项研究的加州大学洛杉矶分校材料科学与工程助理教授何西敏说。“虽然有抗冰的解决方案，但它们的设计只能解决这一复杂过程的三个方面中的一个，或者只能在某些类型的表面上工作。”这种新型涂层是一种多功能的解决方案，可以在不同的条件下防止从塑料到金属到陶瓷等多种表面形成冰。
他说，这种材料制作简单，非常耐用。
这种凝胶主要由水组成，但它的关键成分是聚二甲基硅氧烷，这是一种无毒的硅基聚合物，用于隐形眼镜、化妆品、润滑油和其他需要一些光滑性的应用。
当喷洒到表面时，它会形成一层薄而透明的涂层，以三种不同的方式帮助防止冻结:降低表面水的冻结温度，延迟冰晶的生长，使表面难以结冰。
研究人员在几种材料上测试了这种涂层，包括塑料、玻璃、陶瓷和金属。它创造了一项纪录，防止冰的形成，直到温度达到31摄氏度以下(或零下23.8华氏度)。此前的纪录是在2016年创造的零下28摄氏度(零下18.4华氏度)，当时在硅和玻璃上涂了一层不同的涂层。(进行这项研究的研究小组由北京中国科学院的王建军领导，他也是这项最新研究的作者之一。)
水的结冰温度通常在摄氏零度(华氏32度)左右，不过准确的冰点取决于环境条件。
这种水凝胶还创造了一项记录，记录了它在零下25摄氏度(零下13华氏度)下阻止冰形成的时间。在这项研究中，涂有水凝胶的塑料、玻璃、陶瓷和金属等材料在该温度下形成冰的时间超过了65分钟，比2016年研究中创下的纪录长了40多分钟。
即使是在物体表面形成了冰，水凝胶涂层也可以通过简单的刷或吹除来轻松去除冰，而不需要刮擦物体或加热。
在20世纪60年代，科学家们发现几种南极鱼类制造的蛋白质可以作为它们血液的防冻剂。在昆虫、微生物和植物中也发现了类似的蛋白质。这种新涂层的部分工作原理是模仿这些蛋白质的分子结构。
研究人员在实验室里进行了大部分实验，尽管其中一项实验是在北京的室外进行的，温度低于冰点。
该研究的其他作者包括何志远、华慕田、吴淑王和董武，他们都是何志远研究小组的成员。其他两位作者分别是北京中国科学院的吴晨阳和上海交通大学的朱鑫源。
他是水凝胶的专家;王的实验室在中国科学院研究防冰。
该研究得到了国家科学基金、空军科研办公室、海尔曼奖助基金和中国国家自然科学基金的支持。
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