MWCNTs光热相变超滑表面的制备及防/除冰性能研究

目的制备光热相变超滑表面,并研究不同含量的多壁碳纳米管(MWCNTs)和固体石蜡对防冰/除冰性能的影响。方法首先在纯Al表面刻蚀出微米结构,然后将MWCNTs、固体石蜡以及环氧树脂均匀混合后刮涂在处理后的Al基材表面,制备光热相变超滑表面,并对其润湿性、结冰/除冰性、机械稳定性以及自修复性进行表征。结果通过扫描电镜对涂层截面表征发现MWCNTs已经完全均匀分布在涂层内部。当用波长为808 nm、功率密度为0.5 W/cm2的近红外光(NIR)照射涂层,表层的固体石蜡融化成液体后水滴滑动角可由40°下降到5°,表现出极佳的滑动性能。在–20℃时,与纯Al基底相比,相变超滑表面可将水滴的结冰时长从27s延长至239s,其冰黏附强度降也只有34.9k Pa。得益于MWCNTs优异的光热性能,在NIR照射下,表面温度迅速升高,可在92s内实现快速除冰。此外,涂层在100次的循环摩擦后依然保持极低的冰黏附强度,并在NIR照射下可实现快速自修复。结论光热相变超滑表面相比于纯Al表面具有更加优异的防冰性,MWCNTs的加入,使表面具有快速除冰性。环氧树脂和固体石蜡则极大地提高了表面耐磨性以及自修复性,为长久的防冰/除冰提供了保障。

炭黑/PDMS光热超疏水涂层的制备及防冰除冰性能

通过在基材表面喷涂环氧树脂作为黏合剂,然后喷涂炭黑纳米粒子、聚二甲基硅氧烷(PDMS)以及十七氟癸基三乙氧基硅烷(PFDTES)的共混液制备了一种炭黑/PDMS光热超疏水涂层。炭黑纳米粒子提供光热性能并使涂层具有微纳粗糙结构,结合PFDTES较低的表面能使涂层获得超疏水性能。制备涂层表面的水滴接触角高达161°,滚动角低至1.4°,呈现优异的超疏水性能,从而使水滴在玻璃表面结冰的时间由30s延迟到160s。涂层中炭黑所提供的光热转换效应使其表面的冰在太阳光照射下能迅速融化,并随自重自动脱落。此外,涂层的自清洁性能可防止表面在户外应用时遭受污染,有利于保护涂层的光热转换性能和长期光热除冰功能。

复合材料层合结构在防覆冰/除冰系统中的应用

设计了一种基于复合材料层合结构的新型防覆冰/除冰系统。此多功能复合层合结构由铜基超疏水材料、非对称正交铺设的双稳态可变形结构和聚酰亚胺加热膜构成。铜基超疏水材料起到延迟水滴结冰、减少表面覆冰和降低冰层与接触面之间黏附力的作用;聚酰亚胺加热膜驱动双稳态结构发生稳态突变时,产生的热量会快速融化冰层;双稳态结构形态突变时会产生机械振动,从而形成一套新型电热-机械耦合防覆冰/除冰机制。通过测试,该系统表面水接触角可达155°,具有良好的超疏水特性、可变形性、耐高低温交变性和紫外线耐性等特性。

基于磁感原理的结冰探测器参数计算方法

随着我国航空技术的迅速发展,防冰/除冰技术的研究越来越受到重视,系统中结冰探测器直接影响防冰/除冰的效果。文中对一种基于磁感原理的结冰探测器进行了分析,通过建模推导出相关参数的计算方法,并进行了仿真试验。笔者解决了结冰探测器基本设计参数计算的问题,为结冰探测器的设计提供了一种有效方法。