本发明专利技术涉及一种自清洁防结冰复合表面装置，包括底座和密封盖，所述底座的上表面设有若干锥形实体，所述密封盖上设有若干密封口，所述密封口用于穿过所述锥形实体；所述密封盖和所述底座连接，所述锥形实体由所述密封口伸出至所述密封盖的表面外；锥形实体表面设有亲水涂层，所述密封盖的表面设有疏水层。本发明专利技术能实现表面在湿润环境中表面的自我清洁，同时在寒冷环境中有效防止水汽在表面集结凝固对表面破坏，减少维护成本，安装方便，没有复杂的机械结构，具有良好的机械稳定性，安装完成后不需要外部能源，具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
自清洁防结冰复合表面装置
[0001]本专利技术涉及自清洁表面装置
，尤其是一种自清洁防结冰复合表面装置。
技术介绍
[0002]表面维护是现代工业科技发展的重要方向之一，具有多功能、低维护成本等特点的自清洁复合表面也存在着相当大的实用性，在航天、能源、建筑、化工等
都有着很广泛的应用。随着现代技术的发展，出现诸多的现代建筑和装置，除了对其内部功能的完善外，其中对于建筑和装置的外表面维护也是一项技术发展的重要课题。对于表面的研究是希望能够提高表面的实用性的同时，尽量减小对表面的维护成本，最好能够实现表面的自我维护。一般的表面在长时间使用过后容易积累灰尘，影响外观，而对于一些特定的功能表面，比如太阳能板，表面积累灰尘会使自身的产能降低。在寒冷环境中，表面的灰尘还容易招致水汽在表面附着，造成壁面的破化，需要定时清洁，这无疑会增加维护的成本。特别是当表面处于极端环境中时，还会存在一定的维护风险。
技术实现思路
[0003]针对现有技术的缺陷，本专利技术提供一种自清洁防结冰复合表面装置，提高表面自清洁能力，避免灰尘累积和表面结冰。
[0004]本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]一种自清洁防结冰复合表面装置，包括底座和密封盖，所述底座的上表面设有若干锥形实体，所述密封盖上设有若干密封口，所述密封口用于穿过所述锥形实体；所述密封盖和所述底座连接，所述锥形实体由所述密封口伸出至所述密封盖的表面外；锥形实体表面设有亲水涂层，所述密封盖的表面设有疏水层。
[0006]其进一步技术方案为：
[0007]所述锥形实体的结构包括柱段和锥段，所述柱段的一端与所述底座连接，另一端与所述锥段连接，所述锥段为具有内凹形侧面的锥形旋转体，所述锥形实体由所述密封口伸出至所述密封盖的表面外的结构为所述锥段。
[0008]所述内凹形侧面的位于所述锥段顶点处的切线与锥段中心轴线之间的夹角α＝10
°
。
[0009]所述底座与所述密封盖之间设有缓冲垫片，所述缓冲垫片上设有供所述锥形实体通过的通孔。
[0010]所述缓冲垫片呈波纹状。
[0011]所述密封口与所述锥形实体之间的接触面上设有密封圈。
[0012]所述锥形实体均匀密布。
[0013]本专利技术的有益效果如下：
[0014]本专利技术能实现表面在湿润环境中表面的自我清洁，同时在寒冷环境中有效防止水汽在表面集结凝固对表面破坏，减少维护成本，安装方便，没有复杂的机械结构，具有良好
的机械稳定性，安装完成后不需要外部能源，具有良好的应用前景。
[0015]本专利技术的密封盖和底座相结合的结构能够实现使自清洁表面与功能锥体分离，使得复合结构在加工和维护清理时更加方便，在表面损坏时只需要替换相应零件，具有维修成本低的优点。本专利技术的锥形实体与密封盖表面需要分别进行亲水和疏水性处理，分离的设计能够使得表面处理方便实行，提高复合表面的可用性。
[0016]本专利技术锥形实体的锥段的侧面设置成内凹形，跟常规圆锥形结构相比，具有更高的传输效率，有利于凝结水滴的快速流动，进一步提高防结冰性能。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的立体结构示意图。
[0018]图2为本专利技术的爆炸结构示意图。
[0019]图3为本专利技术锥形实体的结构示意图。
[0020]图4为本专利技术锥形实体的不同内凹程度锥段的分子动力学模型示意图。
[0021]图5本专利技术的锥形实体的锥段内凹程度与水滴运输平均速度之间的关系图。
[0022]图中：1、底座；2、密封盖；3、锥形实体；4、密封口；5、缓冲垫片；6、密封圈；7、螺栓；31、柱段；32、锥段。
具体实施方式
[0023]以下结合附图说明本专利技术的具体实施方式。
[0024]在干旱的环境中，一些生物结构具有雾气收集能力，例如仙人掌茎上的圆锥形刺和具有纺锤形突起和节结构的蜘蛛丝。水汽通过这些圆锥结构捕获之后，能够自发向锥体截面半径较大的部位移动，合并成大水珠，实现水汽的收集。相比于其他水滴定向移动的策略，这种结构导致水滴的定向移动更加高效，并且不需要外部能源的介入。受此结构的启发，本实施例的自清洁防结冰复合表面装置采用具有仿生结构的复合表面，能够在潮湿环境下自动收集水分。
[0025]本实施例的自清洁防结冰复合表面装置，如图1和图2所示，包括底座1和密封盖2，底座1的上表面设有若干锥形实体3，密封盖2上设有若干密封口4，密封口4用于穿过锥形实体3；密封盖2和底座1连接，锥形实体3由密封口4伸出至密封盖2的表面外；密封盖2的表面上设有疏水层，锥形实体3表面设有亲水涂层。
[0026]如图3所示，锥形实体3的结构包括柱段31和锥段32，柱段31的一端与底座1连接，另一端与锥段32连接，锥段32为具有内凹形侧面的锥形旋转体，锥形实体3由密封口4伸出至密封盖2的表面外的结构为锥段32。
[0027]柱段31作为底座可通过焊接固定于底座1。
[0028]亲水涂层主要设置在锥段32表面。
[0029]疏水层、亲水涂层通过表面处理工艺实现，亲水涂层方便水滴自动在亲水的锥段32表面收集，从而提高集水效果。特别在寒冷环境中由于表面亲水性较强，水汽会更加容易凝结在锥体实体3上，避免了对表面的损坏。疏水层方便水滴滑落到密封盖2表面时便于排水。并且在寒冷环境中疏水层能减少水滴在表面的附着。
[0030]如图4所示，内凹形侧面的位于锥段32顶点处的切线与锥段32中心轴线之间的夹
角为α，优选地，α＝10
°
。
[0031]锥段32的侧面设置成内凹形，有利于水滴快速地定向移动。
[0032]具体地，锥形实体3可成阵列状密布于底座1的上表面。避免大量水滴在密封盖2表面聚集形成大面积冰层对表面造成损坏。
[0033]底座1与密封盖2之间设有缓冲垫片5，缓冲垫片5上设有供锥形实体3通过的通孔。
[0034]缓冲垫片5呈波纹状，波纹状的结构一方面能够填满底座1与密封盖2之间的间隙，避免了对结构内部的刚性碰撞，另一方面使表面在受撞击时与底座1之间有一定的缓冲能距离，提高复合表面整体抗撞击能力。
[0035]密封口4与锥形实体3之间的接触面上设有密封圈6。密封圈6起密封和缓冲作用。
[0036]底座1和密封盖2之间通过紧固件如螺栓7等进行定位和加固。
[0037]本实施例的工作原理如下：
[0038]通过表面亲水处理过后的锥形实体3从环境中自发收集水汽，等到收集到的水汽凝结成一个足够大的水滴时，由于锥形实体3的结构使得水滴内部产生一定的压力差促使水滴能够向锥形实体根部定向移动。水滴在锥形实体3上定向移动原理如图3所示，当水汽在锥段32表面上聚集并达到一定规格后，形成水滴附着在锥段表面，图3中粗实线为水滴在锥面的外轮廓投影，由于锥段存在一定的结构梯度，水滴外轮廓在靠近锥体顶部投影面的半径R
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会小于靠近锥体本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自清洁防结冰复合表面装置，其特征在于，包括底座(1)和密封盖(2)，所述底座(1)的上表面设有若干锥形实体(3)，所述密封盖(2)上设有若干密封口(4)，所述密封口(4)用于穿过所述锥形实体(3)；所述密封盖(2)和所述底座(1)连接，所述锥形实体(3)由所述密封口(4)伸出至所述密封盖(2)的表面外；锥形实体(3)表面设有亲水涂层，所述密封盖(2)的表面设有疏水层。2.根据权利要求1所述的自清洁防结冰复合表面装置，其特征在于，所述锥形实体(3)的结构包括柱段(31)和锥段(32)，所述柱段(31)的一端与所述底座(1)连接，另一端与所述锥段(32)连接，所述锥段(32)为具有内凹形侧面的锥形旋转体，所述锥形实体(3)由所述密封口(4)伸出至所述密封盖(2)的表面外的结构为所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：莫景文，王晨，曾嘉莹，沙菁，魏志勇，陈云飞，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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