超疏水和超润滑防冰表面的制备技术概述.pdf

《超疏水和超润滑防冰表面的制备技术概述.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、：乡论坛嘲uM超疏水和超润滑防冰表面的制备技术概述木徐玉坤1,2，朱宝1’2，孙林峰3，何洋1’2(1．西北工业大学空天微纳系统教育部重点实验室，西安710072；2．西-tk,-="_lk大学机电学院，西安710072；3．西安爱生技术集团公司，西安710072)[摘要】对超疏水和超润滑防冰表面的制备方法进行了综述。分析了制备防冰表面的重要意义，重点介绍了化学涂层、表面微纳结构和液体润滑层3种获得超疏水和超润滑防冰表面方法的研究现状，并对防冰表面的发展进行了展望。关键词：防冰；化学涂层；表面微纳结构；液体润滑层；制备方法DOI

2、：10．16080巧．issnl671-833x．2017．14．044厂一11醇．；苎徐玉坤硕士研究生。主要研究方向为超疏水表面的制备技术及其性能研究。。基金项目：国家自然科学基金项目(51005187)；深圳市基础研究计划(JCYJ2016022917313)；爱生创新发展基金项目(ASN—IF2015—3107)。44航空制造技术·2017年第14期飞机结冰是当飞行器飞行于温度处于冰点附近或者更低的大气中，飞机各部件(例如机翼、操纵面和发动机进气口处)表面发生结冰的现象⋯。它是由云层中的过冷水滴或过冷雨碰到飞机机体后冻结形

3、成的，有时也会由水蒸气直接在机体表面凝华而成【2]。美国SafetyAdvisor统计的1990～2000年的数据表明，在所有气象因素引起的飞行事故中，12％是由飞机结冰导致的，且其中92％是在飞行过程中发生的【3J。飞机结冰使飞机的升力系数减小，阻力系数增加，引起各种信号故障和数据失真，对飞机操纵性和稳定性有很大影响，甚至可能导致飞机失控，造成飞机坠毁一J。飞机的防冰技术一直是飞机系统设计的重要研究课题。传统的防／除冰方法，如气动除冰、气热防／除冰、电热防／除冰和液体防／除冰等防／除冰技术存在不足陋】。气动除冰会改变飞机的气动

4、外形；气热防／除冰从发动机引气会降低其效率；电热防，除冰系统装置复杂且耗电量大；液体防／除冰有效作用时间比较短，且会对环境产生影响。综上，飞机产业发展迫切需要一种环保、可靠、高效的飞机防／除冰技术。近年来，研究人员发现超疏水表面(SuperhydrophobicSurfaces，SHS)和超润滑表面(SlipperyLiquid．InfusedPorousSurfaces，SLIPS)或称滑移液体浸润多孔表面可以延迟结冰时间、降低冰的黏附强度、有效减小覆冰量，具有良好的防冰性能，并且具有无能耗、无需额外机构、绿色环保等优点[6-

5、7]。超疏水和超润滑防冰表面可以通过化学涂层、表面微纳结构以及液体润滑层的方法获得。化学涂层目前具有防冰性能的化学涂层一般指低表面能的材料黏覆在基底表面形成的防护层，例如含氟材料里含有碳氟键，从而使含氟材料具有良好的疏水疏冰特性。近年来，有研究者在防冰涂料中引人生物体内的防冻物质，例如抗冻蛋白等获得了防冰性能优异的涂层，这为结冰问题提供了一个新的解决方案。美国麻省理工大学Meuler等[81将21种涂料，包括商业化的聚合物涂料和低表面能添加剂氟化多面体倍半硅氧烷(FluorodecylPOSS)等，涂覆在光滑的钢基底表面。试验表

6、明，涂有氟化POSS的钢表面比光滑的钢表面，冰的黏附强度降低了4．2倍。Buschhorn等[91将定向碳纳米管阵列作为导电聚合物涂层对飞机表面进行化学改性，涂层大大提高了其电热防除冰系统的防除冰效率。冰风洞试验表明，在温度为一20℃，风速为55．9m／s的试验条件下，增加涂层的防除冰系统运行正常。上海交通大学丁桂甫等利用相位分离法制备十八烷基三氯硅烷(OTS)超疏水涂层，并验证了其防冰性能。在一15℃的环境条件下观察水滴的结冰过程，发现超疏水涂层可以有效延缓结冰时间，相对未涂覆OTS的表面冰黏附力显著降低110]。美国弗吉尼亚

7、大学Davis等⋯】利用喷铸聚氨酯、二氧化硅和氟化丙烯酸的方法在铝表面分别制备纳米复合材料涂层，其表面粗糙度分别为8．7Ixm、2．7Ixm和1．6Ixm。对比抛光的光滑铝表面，粗糙表面具有更低的冰黏附力，且粗糙度为2．7Ixm的表面表现最优，相对光滑铝表面冰黏附力减少了60％。丹麦技术大学Chernyy等【121通过原子转移自由基聚合的方法将聚合电解质刷涂层在玻璃表面成形，试验条件下连续测量表面冰的黏附力发现，超亲水的聚合电解质刷比疏水刷在～10℃具有更好的疏冰性能。韩国汉阳大学Gwak等”剐将肽作为共轭因子混合在硅藻抗冻蛋白

8、里作为涂层涂覆在铝表面，表现出良好的防冰性能，另外在涂料里混合海藻糖分子可以在不影响其性能的基础上大大增强防冰性能。加拿大魁北克大学的Brassard等【141利用电化学沉积方法将锌镀在钢基底表面，然后涂覆一层超薄的硅酮橡胶获得接触角为155。的超疏水表面。在人