导电防冰涂层系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及导电防冰涂层系统和方法。一种方法包括在基底上沉积包含导电材料的导电涂层以形成具有约10Ω/

【技术实现步骤摘要】
导电防冰涂层系统和方法


[0001]本公开的方面涉及导电防冰涂层系统及其制造和使用方法。

技术介绍

[0002]寒冷的天气条件促进冰在交通工具表面上的积聚。为了除去冰，通常将大量的化学品喷到冰上以促进融化。另外地或替代地，电加热交通工具表面以融化冰涉及大量的能量消耗以促进充分的除冰。大量的化学品和/或能量消耗均是交通工具用户的成本负担。
[0003]除冰对于旋翼飞行器(例如，直升机)的翼面结构(airfoil)(例如，旋翼桨叶)尤其具有挑战性。应用于旋翼飞行器的现有技术的除冰概念涉及电热防冰系统。该系统仍然是联邦航空管理局和国防部批准的用于旋翼桨叶实现方式的系统。
[0004]尽管加热器设计已经不断改进，但是许多旋翼桨叶材料不能集成到现代的较高应变设计中，因为它们不具有足够的机械强度。
[0005]旋翼桨叶技术的另一个挑战是设计有效且可靠的除冰材料，该除冰材料与设置在旋翼桨叶的表面上(邻近该表面设置)的边缘侵蚀保护层(例如，钛、镍和聚氨酯)相容。侵蚀涂层通常是热绝缘的，这需要大量的能量消耗以充分地对旋翼桨叶表面除冰。因此，除了持久的腐蚀冲击保护以防止恶劣环境影响寿命之外，常规的除冰材料也不具有足够的电性能。飞行器的交通工具部件(特别是，旋翼桨叶)的常规表面涂层通常不是高度导电的，具有数百千欧姆至数十兆欧姆的片电阻率(sheet resistivity)。因此，飞行器的常规表面涂层可允许电荷积聚在飞行器的表面(和其他部件)上。除了不能消散电荷积聚之外，还可以进一步改进常规的涂层。例如，对于暴露于苛刻条件下的交通工具(例如，飞机)的表面上的常规表面涂层，可以进一步改进关于耐久性参数的性能，例如，雨水侵蚀性、耐UV光性、耐高温性、耐低温性、不足的柔性以及耐沙和冰雹损害性。
[0006]所需要的是既导电又提供其他改进性能的材料。还需要的是制造和使用所述材料的方法。

技术实现思路

[0007]在一些实例中，一种涂覆基底的方法包括：在所述基底上沉积包含导电材料的导电涂层以形成具有约10Ω/
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到约1000Ω/
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的片电阻率的导电层。该方法包括：在所述导电层上沉积包含纳米材料的防冰层以形成涂层系统。
[0008]在一些示例中，提供了一种具有导电层的涂层系统，所述导电层具有导电材料。导电层具有约100Ω/
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至约1000Ω/
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的片电阻率。该涂层系统包括具有纳米材料的防冰层，该防冰层设置在所述导电层上。
[0009]在一些实例中，提供了一种具有导电层的涂层系统，所述导电层具有导电材料。导电层具有约100Ω/
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至约1000Ω/
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的片电阻率。该涂层系统包括具有低表面自由能的疏水性材料的防冰层。该防冰层设置在所述导电层上。
[0010]在一些示例中，提供了一种复合翼面结构，该复合翼面结构具有：根部部分，该根
部部分具有第一表面；中间部分，该中间部分具有第一表面并且在第一端处与该根部部分联接；尖端部分，该尖端部分具有第一表面并且在第一端处与该中间部分的第二端联接。涂层系统设置在根部的第一表面、中间部分的第一表面、尖端部分的第一表面或其组合上。涂层系统包括具有导电材料的导电层。该涂层系统包括设置在导电层上的具有纳米材料的防冰层。
附图说明
[0011]为了能够详细地理解上述特征，可以通过参考示例方面来进行以上简要概述的更具体的描述，其中一些示例方面在附图中示出。然而，应注意，附图仅说明本公开的典型方面，且因此不应被视为限制本公开的范围，因为本公开可承认其他等效方面。
[0012]图1A是根据本公开的一些方面的旋翼桨叶的立体图。
[0013]图1B是根据本公开的一些方面的图1A的旋翼桨叶的截面分解图。
[0014]图1C是根据本公开的一些方面的旋翼桨叶的放大截面图。
[0015]图1D是根据本公开的一些方面的旋翼桨叶的放大截面图。
[0016]图1E是根据本公开的一些方面的旋翼桨叶的放大截面图。
[0017]图2描绘了根据本公开的一些方面的示例性导电防冰涂层系统的侧视图。
[0018]图3描绘了示出根据本公开的一些方面的形成涂层系统的方法的流程图。
[0019]图4描绘了根据本公开的一些方面的各种涂层所需的总功率的比较图示。
[0020]为了便于理解，在可能的情况下，使用相同的附图标记来表示附图共有的相同元件。附图没有按比例绘制，并且为了清楚起见可以被简化。预期一个方面的要素和特征可有利地并入其他方面而无需进一步叙述。
具体实施方式
[0021]本公开的方面总体上涉及多层导电防冰涂层系统以及形成多层导电防冰涂层系统的方法。材料具有高导电性和防冰性能。导电抗冰涂层系统可用于涂覆翼面结构部件。如本文所用，“翼面结构”包括具有机翼或(螺旋桨、旋翼或涡轮机的)桨叶的形状的基底。翼面结构包括旋翼飞行器或固定翼飞行器的旋翼桨叶、静态机翼表面。翼面结构(例如旋翼桨叶)包括一个或更多个表面(例如外表面)和一个或更多个部件(例如，如下面更详细描述的)。如本文所述，“翼面结构部件”包括适于与一个或更多个其他翼面结构部件结合以形成翼面结构的任何合适的结构。
[0022]本公开的旋翼桨叶包括一个或更多个旋翼桨叶部件。如本文所述，“旋翼桨叶部件”包括适于与一个或更多个其他旋翼桨叶部件结合以形成旋翼桨叶的任何合适的结构。图1A是根据本公开的一些方面的旋翼桨叶的立体图。如图1A所示，主旋翼组件(未示出)的旋翼桨叶100由根部部分102、中间部分104和尖端部分106制成。部分102，104，106中的每一个都是任何合适的几何形状，以使旋翼桨叶空气动力学适应沿旋翼桨叶跨度的速度增加。部分102，104，106在长度上基本相同或按长度在彼此的10％内。尖端部分106包括成角度的几何形状，例如正上反角、负上反角、海鸥形和弯曲形等。旋翼桨叶部分102，104，106沿着第一边缘112和第二边缘114之间的纵向轴线P在旋转轴线A和尖端部分106的远端110之间限定旋翼桨叶100的跨度。
[0023]图1B是图1A的旋翼桨叶的横截面分解图。如图1B所示，旋翼桨叶100由上蒙皮116、芯部118、翼梁120(例如，主翼梁)、下蒙皮122和前缘组件124制成。芯118包括轻质泡沫材料、蜂窝材料或其组合。蒙皮116和122包括一层或更多层预浸渍体复合材料，例如嵌入任何合适的树脂基质材料中的编织玻璃纤维材料。树脂基质材料包括环氧树脂、聚酰亚胺聚合物
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基质复合材料、双马来酰亚胺高温聚合物
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基质复合材料、无机聚合物、聚苯并恶唑、聚苯并恶嗪、聚醚醚酮或其组合。替代地或另外地，本公开的多层导电防冰涂层系统150可以被设置在旋翼桨叶的一个或更多个部件(例如部分102，104和/或106、蒙皮116和122、芯118、边缘组件124、配重组件126和/或翼梁120)的表面上(例如，邻近该表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涂覆基底(204)的方法(300)，所述方法包括：在所述基底上沉积(302)包含导电材料的导电层(206)，所述导电层(206)具有约10Ω/
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至约1000Ω/
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的电阻率；以及在所述导电层(206)上沉积(304)包含纳米材料的防冰层(208)以形成涂层系统(150)。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：在将所述防冰层(208)沉积在所述导电层(206)上之前，至少部分地固化所述导电层(206)。3.根据权利要求2所述的方法，其中，至少部分地固化所述导电层包括：在约10℃到约40℃、约500托到约760托和小于约50％相对湿度的相对湿度下至少部分地固化所述导电层。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述导电材料选自下组，该组由以下各项组成：聚苯胺、聚(亚乙基二氧噻吩)、聚(苯乙烯磺酸盐)及其混合物。5.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：将所述导电材料与选自下组的粘合材料组合，该组由以下各项组成：聚氨酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸酯、环氧树脂、含缩水甘油基硅锆溶胶凝胶、聚酯、苯氧基树脂、聚硫化物及其混合物。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述防冰层包含选自下组的聚合物，该组由以下各项组成：聚氨酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸酯、环氧树脂、含缩水甘油基硅锆溶胶凝胶、聚酯、苯氧基树脂、聚硫化物及其混合物。7.根据权利要求1所述的方法，其中，涂覆所述基底包括：涂覆设置在所述基底上的一个或更多个电极(152)。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述防冰层是通过流涂、滴涂、浸涂、喷涂、刷涂、旋涂、辊涂、模内涂覆、共固化或电涂来沉积的。9.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：在约10℃至约40℃、约500托至约760托以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：