一种基于仿生耦合理论的材料表面防结冰方法技术

本发明专利技术公开了一种基于仿生耦合理论的材料表面防结冰方法，该方法通过在基板表面按一定规律分散涂覆一种或以上涂层/涂料，改变材料表面的局部导热性、弹性、形貌等特征，影响结冰界面的形成连续性和稳定性，实现防结冰目的。本发明专利技术根据生物体表多重结构因素耦合引起优良功能的效应，在基板表面按一定规律分散涂覆一种或以上涂层/涂料，影响基板表面多种特性，创造耦合条件，实现防结冰的目的。本发明专利技术实施简单，仅在基板表面进行涂覆，不破坏部件结构，适用于各种工程领域。

Anti icing method for material surface based on bionic coupling theory

The invention discloses a surface material bionic coupling theory of anti icing method based on this method, according to certain rules on the surface of the substrate by dispersing coating one or more coating / coating, change the local thermal conductivity, elasticity, morphology and other characteristics, influence the formation of the continuity and stability of freezing interface, achieve the purpose of anti icing. According to the biological surface multiple structural factors coupling effect caused by the excellent function, on the surface of the substrate according to a certain law dispersion coating one or more coating / coating and substrate surface affect many properties, creating coupling condition, achieve the purpose of anti icing. The invention has the advantages of simple implementation, coating only on the surface of the substrate, no damage to the structure of the components, and is suitable for various engineering fields.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种材料表面防结冰方法，具体而言公开一种基于仿生耦合理论的防结冰方法。
技术介绍
结冰是广泛存在的一种现象，会对工业生产造成影响。航空、海洋产业、电力系统和地面运输系统中的设备结冰都会影响其正常工作。风力涡轮机的叶片上结冰会导致风机叶片上质量不平衡，增加其工作阻力，同时也会引起风机振动和疲劳，降低工作效率并造成蜗轮寿命下降，引起电力生产损失。海上钻探石油平台设备结冰会导致漏油现象的发生，影响机器正常运转、降低生产力和安全性能。飞机结冰后使得重力增加，降低气动特性、操作性和稳定性，影响正常飞行，甚至会在起飞和着陆的过程中引发事故。
技术实现思路
本专利技术针对目前机械清除等除冰方法耗能大和化学试剂、涂层等防冰方法寿命短、适用范围小等问题，提出一种基于仿生耦合理论的材料表面防结冰方法。通过在材料表面按一定规律分散涂覆一种及一种以上涂层/涂料，改变材料表面的局部导热性、弹性、形貌等特征，影响结冰界面的形成连续性和稳定性，实现防结冰目的。试验表明，对铝板表面进行涂覆后其相较未处理表面结冰强度减少20％。本专利技术是将弹性涂层/涂料或隔热涂层/涂料涂敷在基板表面，所述的弹性涂层/涂料、或隔热涂层/涂料的涂层为一层或一层以上；所述弹性涂层/涂料是弹性模量≤20材料，如溶剂型弹性涂料等；所述的隔热涂层/涂料是隔热保温抑制效率≥50％材料，如隔绝传导型隔热涂料等。所述弹性涂层/涂料或隔热涂层/涂料的分布形态为点状或网格状或条纹状或多边形；同一层的涂层/涂料厚度相同或不同，不同层的涂层/涂料厚度相同或不同，各层的涂层/涂料交叉重叠，涂层/涂料的上表面高度差<;2mm。所述单一涂层/涂料在基板表面全部涂覆或部分涂覆；多涂层/涂料采用第一涂层/涂料全涂覆，其余涂层/涂料部分覆盖涂覆；或多涂层/涂料部分涂覆，相互拼接，对基板表面进行全部或部分覆盖；或多涂层/涂料部分涂覆，交叉位置重叠覆盖，对基板表面进行全部或部分覆盖。所述部分涂覆面积占比<90％。本专利技术在基板表面涂敷弹性涂层/涂料或隔热涂层/涂料，影响基板表面局部的弹性、导热性、形貌等特征，干扰结冰界面形成的连续性和稳定性，实现防结冰目的。本专利技术的有益效果：本专利技术根据生物体表多重结构因素耦合引起优良功能的效应，扩大了涂层/涂料材料的选择范围，采用涂层/涂料涂覆工艺，影响基板表面多种特性，创造耦合条件，实现防结冰的目的。本专利技术实施简单，仅在基板表面进行涂覆，不破坏基板结构，适用于各种工程领域。附图说明图1为本专利技术在基板表面涂覆涂层/涂料后的第一截面示意图。图2为本专利技术在基板表面涂覆涂层/涂料后的第二截面示意图。图3为本专利技术在基板表面涂覆涂层/涂料后的第三截面示意图。图4为本专利技术在基板表面涂覆涂层/涂料后的第四截面示意图。图5为本专利技术在基板表面涂覆涂层/涂料后的第五截面示意图。图6为本专利技术在基板表面涂覆涂层/涂料后的第六截面示意图。图7为本专利技术的涂层/涂料第一分布形态示意图。图8为本专利技术的涂层/涂料第二分布形态示意图。图9为本专利技术的涂层/涂料第三分布形态示意图。图10为本专利技术的涂层/涂料第四分布形态示意图。图11为本专利技术的涂层/涂料网格状分布立体示意图一。图12为本专利技术的涂层/涂料网格状分布立体示意图二。图13为本专利技术的涂层/涂料点状分布立体示意图。图14为本专利技术在管状部件表面涂覆涂层/涂料立体示意图。图15为图14中的涂层/涂料表面分布放大示意图。具体实施方式如图本专利技术是将弹性涂层/涂料或隔热涂层/涂料1涂敷在基板2表面，所述的弹性涂层/涂料或隔热涂层/涂料1的涂层为一层或一层以上；如图1和图11所示，同一层的涂层/涂料1厚度可不同；如图2和图13所示，同一层的涂层/涂料厚度可相同；如图3所示，不同涂层/涂料1厚度可相同；如图4所示，不同涂层/涂料1厚度可不同，涂层/涂料上表面高度差<2mm。如图1所示，所述单一涂层/涂料1全部涂覆；如图2所示，所述单一涂层/涂料1可部分涂覆；如图5所示，多涂层/涂料可采用第一层涂层/涂料全涂覆，其余涂层/涂料部分覆盖涂覆；如图3和图4所示，多涂层/涂料可均采用部分涂覆，相互拼接，对基板2表面进行全部或部分覆盖；如图6所示，多涂层/涂料可均采用部分涂覆，交叉位置重叠覆盖，对基板2表面进行全部或部分覆盖。所述部分涂覆面积占比<90％如图7、图11和图12所示，涂层/涂料1分布形态为网格状；如图8和图13所示，涂层/涂料1分布形态为点状；如图9所示，涂层/涂料1分布形态为多边形；如图10所示，涂层/涂料1分布形态为条纹。如图14和图15所示，涂层/涂料1仅在基板2表面进行涂覆，这里，基板2为管状部件，涂层/涂料1不破坏管状部件的结构。本专利技术工作原理为：本专利技术根据生物体表多重结构因素耦合引起优良功能的效应，扩大了涂层/涂料材料的选择范围，本专利技术利用具有弹性或隔热特性的涂层/涂料，按一定规律涂敷在基板表面，影响基板表面局部的弹性、导热性、形貌等特征，干扰结冰界面形成的连续性和稳定性，实现防结冰目的。本专利技术可广泛应用于各工程领域，具有防结冰、低成本、实施简单等特点。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于仿生耦合理论的材料表面防结冰方法，其特征在于：是将弹性涂层/涂料或隔热涂层/涂料涂覆在基板表面，所述的弹性涂层/涂料、或隔热涂层/涂料的涂层为一层或一层以上；所述弹性涂层/涂料或隔热涂层/涂料的分布形态为点状或网格状或条纹状或多边形。

【技术特征摘要】
1.一种基于仿生耦合理论的材料表面防结冰方法，其特征在于：是将弹性涂层/涂料或隔热涂层/涂料涂覆在基板表面，所述的弹性涂层/涂料、或隔热涂层/涂料的涂层为一层或一层以上；所述弹性涂层/涂料或隔热涂层/涂料的分布形态为点状或网格状或条纹状或多边形。2.根据权利要求1所述的一种基于仿生耦合理论的材料表面防结冰方法，其特征在于：所述同一层的涂层/涂料厚度相同或不同，不同层的涂层/涂料厚度相同或不同，各层的涂层/涂料交叉重叠，涂层/涂料的上表面高度差<2mm。3.根据权利要求1所述的一种基于仿生耦合理论的材料表面防结冰方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：金敬福，李杨，陈廷坤，韩丽曼，丛茜，齐迎春，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22