一种具有防冰、除冰效果的梯度微锥结构表面及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有防冰、除冰效果的梯度微锥结构表面及制备方法，该表面包括多个呈周期排布的梯度性微锥阵列，且微锥阵列中微锥的表面分布有致密的纳米片结构，可达到长时间延迟结冰与超低冰粘附的效果，延迟结冰时间可达45±5min(‑12℃)，冰粘附力达到2kPa以下(‑18℃)。基于梯度微锥结构构建的大体积空气占比以及对冷凝液滴的挤出与弹跳自去除能力，减少气垫被刺穿以及结冰接触面积，实现液滴在表面长时延迟结冰与结冰后在重力或风力下脱落的超低冰粘附力效果；优异的防/除冰能力为航空航天、极地探索、高海拔电力输送等结冰问题提供新的解决方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料表面加工及防除冰领域，具体涉及一种具有防除冰效果的梯度微锥结构表面及其制备方法。

技术介绍

1、在气候寒冷的地区或是寒冷的高空，冰、雪和霜冻的形成和积累会对人们的日常生活和工业应用造成巨大隐患，例如汽车玻璃结冰遮挡视线阻碍出行；电力线、电信塔积冰影响网络交通；飞机机翼和螺旋桨结冰甚至威胁人们的生命安全等。如何有效地处理结冰问题仍是一个长期的巨大挑战。传统的防除冰方法通常包括如人工清除、机械振动除冰、化学抗冻剂、电热融化等，这些方法通常耗费人力、消耗能源、造成经济损失以及损伤材料表面，同时伴随着环境污染等问题，已经无法满足各种环境的防除冰需求。

2、超疏水表面以其独特的拒水性证明了它潜在的恐冰能力，且表面不消耗外部能量，在日常生活和工业应用中具有重要的研究价值与实际意义；专利cn110170747a提供了一种疏水区与亲水区相耦合的仿生集水防冰表面，其受沙漠甲虫背部集水结构的启发，采用疏水区与亲水区相耦合的方法，制备出具有仿生耦合集水铝合金表面，实现了一定的抗结冰效果，但其表面冰粘附强度的依然高于60kpa，无法实现冰的自去除；专本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有防冰、除冰效果的梯度微锥结构表面，其设置在基底上，其特征在于，所述表面包括多个呈周期排布的梯度性微锥阵列，所述微锥阵列中微锥的表面分布有致密的纳米片结构。

2.根据权利要求1所述的具有防冰、除冰效果的梯度微锥结构表面，其特征在于，所述基底为铝合金。

3.根据权利要求1所述的具有防冰、除冰效果的梯度微锥结构表面，其特征在于，所述微锥的表面还随机分布有亚微米级颗粒，所述亚微米级颗粒的表面分布有致密的纳米片结构。

4.根据权利要求1所述的具有防冰、除冰效果的梯度微锥结构表面，其特征在于，各所述微锥阵列呈“山”字状，每个所述微锥阵列中的微锥按照小微...

【技术特征摘要】

1.一种具有防冰、除冰效果的梯度微锥结构表面，其设置在基底上，其特征在于，所述表面包括多个呈周期排布的梯度性微锥阵列，所述微锥阵列中微锥的表面分布有致密的纳米片结构。

2.根据权利要求1所述的具有防冰、除冰效果的梯度微锥结构表面，其特征在于，所述基底为铝合金。

3.根据权利要求1所述的具有防冰、除冰效果的梯度微锥结构表面，其特征在于，所述微锥的表面还随机分布有亚微米级颗粒，所述亚微米级颗粒的表面分布有致密的纳米片结构。

4.根据权利要求1所述的具有防冰、除冰效果的梯度微锥结构表面，其特征在于，各所述微锥阵列呈“山”字状，每个所述微锥阵列中的微锥按照小微锥、中微锥、大微锥、中微锥、小微锥的顺序排列；其中，大微锥直径为23～26μm，高度为20～23μm；中微锥直径为18～21μm，高度为12～15μm；小微锥直径为10～13μm，高度为5～7μm；大、中、小微锥间隙均为3～6μm。

5.一种根据权利要求1～4任一项所述的具有防冰、除冰效果的梯度微锥结构表面的制备方法，其特征在于，步骤如下：

6.根据权利要求5所述的具有防冰、除冰效果的梯度微锥结构表面的制备方法，其特征在于，步骤s1中，飞秒激光的光束垂直入射，扫描方式采用横竖富集扫线...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国强，赖林，王魏建，吴威明，尹欢，
申请(专利权)人：西南科大四川天府新区创新研究院，
类型：发明
国别省市：