【技术实现步骤摘要】
一种基于沟槽织构的表面防冰结构
[0001]本申请涉及管体结构的表面处理领域，具体涉及一种基于沟槽织构的表面防冰结构。
技术介绍
[0002]结/覆冰是一种自然现象，但对于电力传输、通信、能源、交通等众多领域而言，覆冰后却常常给人们正常生活带来诸多不便，甚至引起严重的安全事故以及重大的经济损失。例如，输电导线、输电装备及风电叶片等均面临冻雨覆冰带来的严峻挑战，高铁动车测速雷达、飞机发动机也面临低温水汽结冰的难题。
[0003]以电力传输领域为例，我国是输电线路覆冰严重的国家，线路覆冰事故发生的概率居世界前列。随着西部大开发中水电资源建设规模的扩大，超长距离输电很可能要穿越高寒、高湿及高海拔地区，线路覆冰灾害问题将更加突出，输电线路的防冰、除冰技术已成为西电东送工程中的关键技术之一。
[0004]国内外传统除冰技术可大体划分为四类：机械除冰法、热力除冰法、自然被动法以及其他除冰法。机械除冰法是指使用机械外力使物体表面覆冰脱落的除冰方法。其中，人工除冰法最为常见，也是我国目前最主要的除冰方法之一，该方法主要通过人工敲落冰块，具有操作简便、适用范围广等优点，但该方法效率低、成本高、且作业危险、存在严重的安全隐患。国外也有报道利用滑轮铲刮技术，即通过地面操作人员拉动一个滑轮来铲除导线上的覆冰，一定程度上能够弥补人工手动除冰的局限，但该方法工作强度大、效率低，同样也易受地形限制。此外，当覆冰位置较高、人工难以接触到时，也会使用直升飞机或者猎枪来击落冰块，该方法危险性较高。机械除冰法通常既不安全也不高效。>[0005]热力除冰法是指通过外加热量来融化材料表面覆盖的冰晶。该方法在电力传输领域输电导线除冰中较为常用。热力除冰法主要包括短路电流融冰、过电流融冰法、直流融冰三种方法。其中，短路电流融冰是将单相、二相或三相导线相短路、形成短路电流来加热导线，使其表面覆冰融化；过电流融冰是在线路导线或地线上通以高于正常电流密度的传输电流，获得焦耳热来实现融冰；直流融冰是通过直流电源对覆冰线路施加低电压和短路电流，导线被加热后覆冰融化。总的来说，热力除冰法对热源要求较高、且能耗大、成本高、需要停电，因此，实际操作难度较大、推广使用也很受限。
[0006]自然被动除冰法是指依靠风、重力、辐射、散射和温度变化等自然条件脱冰。该方法无需外加能量、也能在一定程度上限制冰灾。例如，通过平衡重量、添加防冰(雪)环等，尽管这些技术可加速覆冰的脱落，但通常只对特殊条件下、特定的冰晶种类发挥作用，例如强风条件下有助于促进低密度雾凇冰晶的脱附。除了上述三类除冰方法，近年来，国内外研究人员还开发了电磁除冰法、机器人除冰法、激光除冰法、超声波除冰法但这些方法仍然只能用于局部除冰，还无法大面积应用。目前国内外传统的除冰、融冰技术多是被动除冰，且以大量能耗为代价，均无法从根本上有效解决实际工程领域面临的覆冰难题。
技术实现思路
[0007]为此，本申请提供一种基于沟槽织构的表面防冰结构，以解决现有技术存在的冬天低温条件下室外的电力输出线路或户外管道容易结冰的问题。
[0008]为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
[0009]一种基于沟槽织构的表面防冰结构，包括：管状基体和设置于管状基体外表面的沟槽织构体，所述沟槽织构体沿着管状基体的轴向呈螺旋状延伸或平行的多圈沟槽，沟槽织构体全面覆盖于管状基体外表面，液体与沟槽织构体接触时相互之间的接触角大于90
°
，使得沟槽织构体在管状基体的外表面形成疏水层。
[0010]可选地，所述沟槽织构体与其表面的液体接触角大于150
°
，使得沟槽织构体在管状基体的外表面形成超疏水层。
[0011]可选地，所述沟槽织构体通过激光加工法制备，选取脉冲激光。
[0012]可选地，所述沟槽织构体通过一步喷涂法工艺固化于管状基体的外表面。
[0013]可选地，所述沟槽织构体的基础材料为聚四氟乙烯或四氟乙烯。
[0014]可选地，所述沟槽织构体的沟槽最大宽度为20μm，沟槽最大深度为15μm，沟槽最大间距为40μm。
[0015]可选地，所述沟槽织构体的沟槽横截面是矩形、梯形、三角形或圆弧形。
[0016]相比现有技术，本申请至少具有以下有益效果：
[0017]1、沟槽织构体沿着管状基体的轴向呈螺旋状延伸或平行的多圈沟槽，沟槽织构体全面覆盖于管状基体外表面，全面覆盖有效避免管状基体结冰，呈螺旋状延伸或平行的多圈沟槽使得沟槽织构体规律分布，方便生产制造，沟槽织构体在管状基体的外表面形成疏水层，其与表面的液体接触角大于90
°
。理论上液体在固体表面静止不动时的接触角(WCA)，是描述固体表面润湿性的基本参数。它的大小直接决定了表面润湿性的大小，当接触角小于90
°
时，固体表面为亲水；当接触角大于90
°
时，固体表面为疏水；当接触角超过150
°
时，固体表面为超疏水。
[0018]2、沟槽织构体通过激光加工法制备，选取高能量密度的脉冲激光。脉冲激光具有极高的峰值功率和极短的脉冲宽度，与材料发生接触后会使材料表面迅速升温，在接触区域发生物理或者化学变化，容易在各种固体表面进行加工，如聚合物材料、金属表面等，因此被广泛应用于织构表面微纳结构。相比于其他方法，激光加工具有效率高、设备简单、加工成本低以及材料适应性强等优点。
附图说明
[0019]为了更直观地说明现有技术以及本申请，下面给出示例性的附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。
[0020]图1为本申请实施例整体结构示意图；
[0021]图2为本申请实施例Young
’
s模型方程示意图；
[0022]图3为本申请实施例Wenzel模型方程示意图；
[0023]图4为本申请实施例荷叶效应结构示意图；
[0024]图5为本申请实施例一步喷涂法工艺示意图；
[0025]附图标记说明：
[0026]1、管状基体；2、沟槽织构体；3、固体；4、液体；5、气体。
具体实施方式
[0027]以下结合附图，通过具体实施例对本申请作进一步详述。
[0028]在本申请的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。
[0029]本申请中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，通常是为了便于对照附图直观理解，而并非对本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于沟槽织构的表面防冰结构，其特征在于，包括：管状基体和设置于管状基体外表面的沟槽织构体，所述沟槽织构体沿着管状基体的轴向呈螺旋状延伸或平行的多圈沟槽，沟槽织构体全面覆盖于管状基体外表面，液体与沟槽织构体接触时相互之间的接触角大于90
°
，使得沟槽织构体在管状基体的外表面形成疏水层。2.根据权利要求1所述的一种基于沟槽织构的表面防冰结构，其特征在于，所述沟槽织构体与其表面的液体接触角大于150
°
，使得沟槽织构体在管状基体的外表面形成超疏水层。3.根据权利要求1所述的一种基于沟槽织构的表面防冰结构，其特征在于，所...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。