晏忠钠
,
车彦慧
,
冯利邦
,
强小虎
,
刘艳花
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.09.005
通过硬脂酸的醇水溶液一步浸泡法成功获得超疏水铝合金表面,其水接触角可达156.2°,滚动角小于5°.利用接触角测试、扫描电镜、红外光谱观测、结冰实验与防黏附实验分别对超疏水铝合金表面的润湿性能、表面微结构、化学结构以及防覆冰和防黏附行为进行了研究.结果表明:所制得的超疏水表面是由微-纳“多孔”结构和疏水烃基长链所共同赋予的.正是由于其特殊的粗糙结构和化学组成,使得该超疏水表面表现出良好的防覆冰和防黏附行为.
关键词:
一步浸泡
,
铝合金
,
超疏水
,
防覆冰
,
防黏附
牟书香
,
吴芮
,
陈淳
,
闫少轶
玻璃钢/复合材料
模拟风电叶片蒙皮铺层结构,采用真空辅助灌注成型工艺制备了含高分子电热膜的夹层结构玻璃钢样板,研究了在不同环境温度和功率密度下的通电加热效果,通过实验数据拟合出了灌注后的高分子电热膜具备防除冰能力所需的最小功率密度与所处环境温度的关系式,并研究了低温环境中不同功率密度下的除冰性能.结果表明,在-11～-13℃环境中且表面覆冰厚度为1 cm的情况下,在200～600W/m2功率密度范围内的除冰时间可控制在1-3h.
关键词:
风电叶片
,
玻璃钢
,
防结冰
,
除冰
,
高分子电热膜
余春浩
,
宫敬
,
郝鹏飞
,
刘楠楠
材料导报
利用超疏水表面可以防止或减少金属表面结冰结霜,在制备防结冰结霜表面中得到了广泛深入地研究.超疏水表面一般是利用其自身表面的粗糙结构和低表面能来使得液滴无法在其表面长时间停留而获得超疏水性能,但是液滴在低温和大湿度以及液滴在高高度撞击超疏水表面条件下会使超疏水表面的抗结冰结霜性能明显降低.针对这种情况,综述了超疏水表面在这方面的进展来探讨提高其抗结冰结霜性能的可能途径和方法.
关键词:
超疏水
,
防结冰
,
防结霜
,
低温
,
高湿
,
高高度
王晓
,
王华进
,
赵薇
,
李志士
,
姜清淮
,
王明强
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.06.005
风电叶片作为风机设备的核心部位,保证其良好运行,既可以提高发电效率,又能降低维护成本.受自然环境的影响,长时间运行的风电叶片往往比较脆弱,尤其是叶片前缘部位,极易受到风沙及雨蚀的损坏,目前最简单有效的方法是使用涂料进行防护.根据风电叶片所处的工作环境特点,提出了对防护涂料的主要要求.介绍了适用于风电叶片防护涂料的基体树脂,包括聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、氟树脂、有机硅树脂和环氧树脂,并分别详细阐述了它们在风电叶片防护涂料方面的国内外研究进展及目前的应用.聚氨酯和丙烯酸聚氨酯树脂是目前使用最多的树脂,在高低温柔韧性、耐磨性及防风沙雨蚀方面表现优异,而氟树脂和有机硅树脂因优异的耐候性和防覆冰性也受到了越来越多的关注,环氧树脂则可以为叶片底漆提供优异的防腐性能和层间附着力.与使用单一树脂相比,针对不同树脂各自的特点,对它们进行合理搭配,制得的配套涂层体系往往可以达到更好的防护效果,这仍然会是今后的主要研究思路.最后指出了目前风电叶片涂料市场的国内外差距,并展望了风电叶片防护涂料未来的发展方向.
关键词:
风电叶片
,
叶片前缘
,
基体树脂
,
耐候性
,
防覆冰
胡超
,
白清顺
,
白锦轩
,
张庆春
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.09.023
目的 探究不同形状微结构表面的疏水、抗结冰特性,以及两者间的关系.方法 基于有限体积法对液滴滴落至微结构表面的浸润和凝结过程进行仿真探究.首先建立了具有不同形状微沟槽表面的仿真模型,然后分析了不同微结构表面的疏水特性差异,最后根据不同微结构表面的水滴滴落凝结行为及内部流场的仿真研究,获得了微结构表面疏水性和疏冰性关系,揭示疏冰性产生的原因.结果 矩形微结构表面液滴的接触角为109°,表现出疏水特性.锯齿形微结构表面液滴的接触角为162°,表现出超疏水特性.液滴在锯齿形微结构表面上20 ms后凝结率低于2％,抗结冰能力最强.普通表面上的液滴凝结率为4％,低于矩形表面上的6％.对比矩形表面与普通表面上的液滴凝结过程,矩形表面上液滴内部湍流动能是普通表面上液滴的5倍,经过20 ms后,普通表面上液滴近壁面温度下降30K,同时矩形微结构表面上液滴近壁面温度仅下降10K.结论 具有微结构的表面能表现出疏水性,这种疏水性对抗结冰特性具有双重作用,一方面降低了液滴初期的凝结速度,另一方面加快了液滴在底层形成稳定冰层后的凝结速度.
关键词:
微结构表面
,
疏水性
,
抗结冰特性
,
凝结速度
,
有限元体积法
,
FLUENT
李金龙
,
沈一洲
,
王文涛
,
陶杰
,
刘森云
材料开发与应用
以有机硅聚丙烯酸为成膜物质,经γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)表面化学改性后的纳米SiO2粒子(经甲苯-2,4-二异氰酸酯活化)为无机填料,制备纳米SiO2/有机硅聚丙烯酸复合防冰涂层.利用红外测试(FT-IR)、热失重(TGA)、扫描电镜(SEM)等研究了纳米SiO2表面化学改性的机制,探讨了纳米SiO2用量对涂层表面形貌、浸润性及涂层与冰层之间粘附性能的影响.结果表明,KH-570化学改性提高了纳米SiO2在涂层中的分散性并有效地提高了涂层表面的疏水性能,当KH-570化学改性后的纳米SiO2用量为8％时,涂层表面水的接触角为150.,呈现超疏水特性;涂层与冰层之间粘附力随纳米SiO2用量增加呈现下降趋势,当纳米SiO2用量为8％时,涂层与冰层之间的粘附力仅为树脂涂膜的30％左右.KH-570化学改性后的纳米SiO2与低表面能有机硅聚丙烯酸树脂的协同效应使涂层具有了良好的疏水防冰性能.
关键词:
纳米SiO2
,
表面改性
,
防冰
,
涂层
袁志庆
,
黄娟
,
彭超义
,
陈昱
,
王宪
,
王梦蕾
,
宾吉平
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅰ).003
通过在铜片表面沉积蜡烛灰涂层成功构建了纳米结构超疏水表面，该表面在室温(23±2)℃下与水滴的接触角为160°，滚动角为1°.研究了超疏水铜表面在低温条件下的抑冰性能，结果表明，在(－40±10)℃时将50μL水滴从5 cm的高处滴至普通的铜表面2 s开始结冰，而滴至超疏水铜试样(3 cm×3 cm×0．2 mm)表面的水滴可以快速滚动，从滚动直至滚落超疏水铜试样表面所需的时间比水滴开始结冰所需的时间(50 s)短，水滴未在超疏水铜试样表面结冰.通过测试冰与材料的黏附力，发现普通铜表面与冰的黏附力是超疏水铜表面与冰的黏附力的4．9倍.此外，在融冰的过程中发现，结冰的水滴在常温下稍微融化，在微风的作用下或稍微倾斜6°就能从超疏水铜表面滑落下来，表明超疏水铜表面比普通铜表面具有更好的抑冰性能.
关键词:
超疏水
,
铜
,
抑冰性
,
接触角
高英力
,
李学坤
,
黄亮
,
袁江
,
余先明
硅酸盐通报
借鉴荷叶表面微构造特征,基于超疏水仿生理念,通过微纳米路表构建与超疏水涂层设计相结合,对传统水泥路面表层进行防覆冰、易除冰复合设计;分析超疏水材料的作用机理以及在路面应用的可行性,制备由主体结构混凝土层和超疏水-防覆冰层组成的路面板结构模型.对比超疏水路面和普通水泥路面表层的水滴接触角大小,分析其路面疏水性能;利用自主设计的“摆锤式附着强度”测试装置以及劈裂实验法测试试件“冰-路”附着强度.结果表明:对比普通水泥路面,超疏水-防覆冰路面表现出优良的超疏水性能,冰与路面的附着力大大降低,试验中残留附着冰的质量以及冰与路面的劈裂强度分别是普通水泥路面的36.80％和27.36％.
关键词:
超疏水
,
防覆冰
,
水泥混凝土路面
,
设计
,
试验
杨钦
,
罗荘竹
,
谭生
,
罗一旻
,
张招柱
,
刘维民
中国表面工程
doi:10.11933/j.issn.1007-9289.2016.04.002
仿生超疏水自清洁涂层是表面工程领域的前沿课题,在电力、通信等领域防结/覆冰雪方面显示出重要的工程应用前景.文中主要围绕“工程适用性”,在总结国内外典型“多步法”制备超疏水表面的发展历程及局限性基础上,重点介绍了新发展的“一步法”的优势及研究进展,并论述了超疏水涂层在工程应用性能方面的研究成果.进一步结合自然低温结冰环境,对比分析了国内外结冰测试方法的优点与不足,探讨了超疏水表面结冰/脱冰行为的理论及应用研究的最新进展,简要介绍了超疏水涂层防结冰工程示范的新成果,并展望了其于工程防结冰领域面临的挑战以及未来发展方向.
关键词:
超疏水
,
自清洁
,
低温冻雨
,
防结冰
,
工程应用
高英力
,
代凯明
,
黄亮
,
郑策策
,
辛太磊
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2017.01.014
超疏水材料作为一种新型智能仿生材料，因优良的疏水、疏冰性能，在电力、航天等领域防冰除冰中得到了广泛应用，但在公路交通领域尚处于探索起步阶段。介绍了近年来国内外路面除冰技术存在的不足，分析了超疏水主动除冰技术在路面应用中的优势；概述了超疏水材料浸润性的基本理论；从促进液滴滚落、影响水滴结晶进程、降低冰附着力等方面，论证了超疏水材料在路面除冰应用中的可行性；从改变材料化学组成与粗糙度两个方面，分析了影响“冰-路”附着力的主要因素；在此基础上，介绍了超疏水材料制备与超疏水公路路面处治技术，综述了国内外冰与路面材料之间附着力的几种检测方法，主要包括：落杆撞击试验、水平剪切试验、重力式砝码剪切试验。在总结前人研究成果的基础上，本研究自行设计了摆锤试验以及劈裂试验，进一步验证了超疏水-防覆冰技术能有效降低“冰-路”附着力；并归纳了目前公路路面超疏水-防覆冰技术存在的问题，提出了未来研究发展的方向。
关键词:
超疏水
,
防覆冰
,
路面
