一种超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片及方法技术

本发明专利技术提供了一种超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片及方法，其中超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片，包括叶片本体，叶片本体表面的转捩点或转捩点附近位置处设有第一亲水涂层。本发明专利技术所述的超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片，将亲水涂层引入转捩点，可引导风力发电机在冰冻灾害下的叶片结冰方式，避免无序生长影响发电。

A Super Hydrophobic and Hydrophilic Interval Coating Method for Ice Control Blades

The invention provides a superhydrophobic hydrophilic spacer coating ice-control blade and a method thereof, in which the superhydrophobic hydrophilic spacer coating ice-control blade includes the blade body, and a first hydrophilic coating is arranged near the turning point or turning point of the blade body surface. The superhydrophobic hydrophilic spacer of the invention coats the ice control blade and introduces the hydrophilic coating into the transition point, which can guide the blade icing mode of the wind turbine under the freezing disaster and avoid the disordered growth affecting the power generation.

【技术实现步骤摘要】
一种超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片及方法
本专利技术属于风力发电机
，尤其是涉及一种超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片及方法。
技术介绍
1.固体润湿固体润湿现象涉及液态、气态、固态三相特征，不考虑表面性质的模型为杨氏(Young)模型。1.1杨氏模型：介绍了固体表面润湿与三相界面表面张力的基本关系(杨氏接触角关系图见图1和图2)，其中固-气的界面张力为γsg，固-液的界面张力为γsl，固-液的界面张力γlg，则界面的接触角为：2.超疏水与亲水表面超疏水原理是杨氏方程解释了表面张力越大接触角越大，亦解释为表面自由能越小接触角越大(接触角、滚动角、滞后角的示意图见图3)，例如：在固体表面水银比水接触角大。滚动角的大小表征了固体表面的滞后现象，所以只有拥有较大的接触角和较小的滚动角才是真正意义上的超疏水表面接触角。接触角θ>150°,滚动角θ<10°的表面叫做超疏水表面。θ<90°的表面叫做亲水表面。3.水滴的合并迁移由于液滴比较小重力与表面张力相当，在微重力环境中的液滴或气泡热毛细迁移，是由相自由界面上温度分布的不均匀引起的界面张力梯度所驱动的液滴或气泡的宏观运动现象。超疏水表面冷凝研究发现，冷凝液滴能融合而后快速地自发迁移，即形成持续的滴状冷凝。冷凝水滴在超疏水表面的合并离开是导致该超疏水表面在冷凝前后都具有优异的超疏水性的主要原因。冷凝液滴在结冰前自发合并后弹跳走，就达到防冰的目的。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片，将亲水涂层引入转捩点，可引导风力发电机在冰冻灾害下的叶片结冰方式，避免无序生长影响发电。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片，包括叶片本体，叶片本体表面的转捩点或转捩点附近位置处设有第一亲水涂层。进一步的，所述叶片本体表面本身为疏水材质。进一步的，所述的超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片，还包括设在叶片本体表面的迎风叶缘位置处设有第一超疏水涂层。进一步的，所述叶片本体表面上相邻两个转捩点或转捩点附近位置处的第一亲水涂层之间的区域、转捩点或转捩点附近位置处的第一亲水涂层与叶片本体边缘之间的区域内均涂覆有第二超疏水涂层；第二超疏水涂层与第一超疏水涂层连贯为一体。进一步的，第一亲水涂层与第一超疏水涂层的夹角为直角或锐角。进一步的，所述的超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片，还包括第二亲水涂层；所述第二亲水涂层设在所有第二超疏水涂层、第一亲水涂层远离第一超疏水涂层一侧。进一步的，第二亲水涂层成连续的带状，且与所有的第一亲水涂层、第二超疏水涂层远离第一超疏水涂层一侧紧贴。进一步的，第二亲水涂层由多个单独设在各个第一亲水涂层远离第一超疏水涂层一侧的子亲水涂层构成；相邻的两个子亲水涂层之间留有间隙，且每个子亲水涂层远离第一亲水涂层一侧均设有第一凹槽；第一凹槽内涂覆有第三超疏水涂层；第一凹槽外设有第三亲水涂层；相邻两个子亲水涂层及与其它们相对应的两个第三亲水涂层之间的区域均涂覆有第四超疏水涂层。进一步的，所述的超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片，还包括若干第五亲水涂层；若干第五亲水涂层分别设在若干第三亲水涂层远离第一亲水涂层一侧；相邻两个第五亲水涂层之间留有间隙，该间隙内涂覆有与第四超疏水涂层连通的第五超疏水涂层；第五亲水涂层与其所对应的第三亲水涂层的连接处向内凹，该内凹处涂覆有第六超疏水涂层；第一亲水涂层、子亲水涂层和第三亲水涂层的形状均为长条状、矩形、正方形、三角形、梯形、椭圆形或针状。进一步的，所有亲水涂层的材质均为纳米亲水涂料；所有超疏水涂层的材质均为特种超疏水涂料；或者所有疏水材料均为基于有机硅丙烯酸酯树脂混合制备方式的疏水性涂层，通过将有机硅丙烯酸酯树脂与二甲亚砜溶剂按不同比例混合，并掺入5-8wt％的无机纳米二氧化硅颗粒制得不同参数的疏水性涂层溶液；所有亲水涂层和超疏水涂层的厚度均在0.3-0.5mm，甚至更厚，但是厚度越大，成本越高。进一步的，叶片表面上第一亲水涂层所在位置均设有一第二凹槽，第二凹槽表面涂覆所述第一亲水涂层；第二凹槽的深度从靠近第一超疏水涂层一侧向远离第一超疏水涂层逐渐增大；第二凹槽内填充有高分子聚氨酯；第二凹槽顶部设有网板；网板与叶片本体表面平齐，且网板表面均涂覆有第四亲水涂层；网板上表面的第四亲水涂层与叶片本体表面平齐。进一步的，第一亲水涂层和第四亲水涂层的材质均为纳米亲水涂料；第一超疏水涂层的材质为特种超疏水涂料。本专利技术还涉及一种如上所述的超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片的制备方法，将遮挡膜铺设在叶片本体表面相应的位置，在各亲水涂层、超疏水涂层相应的位置所对应的遮挡膜上开孔形成镂空，并按照所述超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片上各亲水涂层和超疏水涂层的分布形式，在各个镂空位置涂覆相应的亲水涂料或疏水涂料；或者，先根据所述超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片上各亲水涂层和超疏水涂层的分布形式制作开有镂空的遮挡膜，再将遮挡膜覆盖在叶片本体表面相应位置，之后涂覆亲水涂料或疏水涂料。相对于现有技术，本专利技术所述的一种超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片具有以下优势：(1)本专利技术所述的一种超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片，通过在转捩点或其附近引入亲水涂层，叶片本体表面的迎风叶缘位置处和亲水涂层之间设置超疏水涂层，可通过亲水张力引导后续冰层生长，控制宏观冰层的生长方式，避免无序生长影响叶片气动性能甚至引起共振倒塔。(2)本专利技术所述的一种超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片，亲水涂层和超疏水涂层间隔设置，两个相邻间隔且接触角差异较大的界面表面会形成不同的表面张力产生的“势能”，利用疏水、亲水特性，疏水界面为微小液滴的迁移、合并、无序滚动的表面，亲水界面为汇集、引流、传输的液流表面，进而实现引导冰层生长的目的，尤其适合解决明冰/雨凇。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为杨氏接触角关系图(接触角小于90度)；图2为杨氏接触角关系图(接触角大于90度)；图3为接触角、滚动角、滞后角的示意图；图4为本专利技术一种超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片实现冰的生长方式控制的原理图一；图5为本专利技术一种超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片实现冰的生长方式控制的原理图二；图6为本专利技术实施例1所述的超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片转捩点处的简单结构示意图；图7为本专利技术实施例1所述的超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片转捩点处纵剖简单结构示意图；图8为本专利技术实施例1所述的超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片转捩点处第一亲水涂层倾斜设置的简单结构示意图；图9为本专利技术实施例2所述的超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片转捩点处的简单结构示意图；图10为本专利技术实施例3所述的超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片转捩点处的简单结构示意图；图11为本专利技术实施例5所述的超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片转捩点处的简单结构示意图；图12为本专利技术实施例4所述的超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片转捩点处的简单结构示意图；。图13为本专利技术实施例6所述的超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片的简单结构示意图(只画出了第一疏水涂层)；图14为本专利技术实施例7所述的超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片转捩点处的简单结构示意图。附图标记说明：1-叶片本体；2-第一超疏水涂层；3-第一亲水涂层；4-第二超疏水涂层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片，包括叶片本体(1)，其特征在于：叶片本体(1)表面的转捩点或转捩点附近位置处设有第一亲水涂层(3)。

【技术特征摘要】
1.一种超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片，包括叶片本体(1)，其特征在于：叶片本体(1)表面的转捩点或转捩点附近位置处设有第一亲水涂层(3)。2.根据权利要求1所述的超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片，其特征在于：所述叶片本体(1)表面本身的底漆为疏水材质。3.根据权利要求1或2所述的超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片，其特征在于：还包括设在叶片本体(1)表面的迎风叶缘位置处设有第一超疏水涂层(2)。4.根据权利要求3所述的超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片，其特征在于：所述叶片本体(1)表面上相邻两个转捩点或转捩点附近位置处的第一亲水涂层(3)之间的区域、转捩点或转捩点附近位置处的第一亲水涂层(3)与叶片本体(1)边缘之间的区域内均涂覆有第二超疏水涂层(4)；第二超疏水涂层(4)与第一超疏水涂层(2)连贯为一体。5.根据权利要求4所述的超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片，其特征在于：还包括第二亲水涂层(5)；所述第二亲水涂层(5)设在所有第二超疏水涂层(4)、第一亲水涂层(3)远离第一超疏水涂层(2)一侧。6.根据权利要求5所述的超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片，其特征在于：第二亲水涂层(5)成连续的带状，且与所有的第一亲水涂层(3)、第二超疏水涂层(4)远离第一超疏水涂层(3)一侧紧贴。7.根据权利要求5所述的超疏水亲水间隔涂覆控冰叶片，其特征在于：第二亲水涂层(5)由多个单独设在各个第一亲水涂层(3)远离第一超疏水涂层(2)一侧的子亲水涂层(501)构成；相邻的两个子亲水涂层(501)之间留有间隙，且每个子亲水涂层(501)远离第一亲水涂层(3)一侧均设有第一凹槽；第一凹槽内涂覆有第三超疏水涂层(6)；第一凹槽外设有第三亲水涂层(7)；相邻两个子亲水涂层(50...

【专利技术属性】
技术研发人员：董晓光，赵云逸，
申请(专利权)人：天津瑞能电气有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12