本发明专利技术公开了一种激光诱导石墨烯超疏水‑电加热复合防除冰涂层的制备方法，属于防除冰材料制备技术领域。本发明专利技术的激光诱导石墨烯超疏水‑电加热复合防除冰涂层包括超疏水石墨烯涂层和电加热石墨烯涂层；其中，超疏水石墨烯涂层以聚四氟乙烯为前驱体材料经激光雕刻得到；电加热石墨烯涂层以聚酰亚胺为前驱体材料经激光雕刻得到。本发明专利技术的激光诱导石墨烯超疏水‑电加热复合防除冰涂层适应性广、可靠性高、具有良好的柔韧性和可粘贴性，不仅适用于任意平面或曲面的基底材料，而且具有良好的防冰可靠性，可以通过调节输入功率，精确控制其表面温度以应对不同环境。因此，本发明专利技术复合防除冰涂层在防除冰领域具有良好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及防除冰材料制备，特别是涉及一种激光诱导石墨烯超疏水-电加热复合防除冰涂层的制备方法。
技术介绍
1、结冰是一种常见的自然现象，部分地区由于受到天气状况、温度、湿度、地形以及环流等因素的影响，常常会出现结冰现象，对人们的日常生活以及工业生产等方面带来诸多不便，甚至造成灾害或事故。尤其是对于航空业，飞机表面覆冰会降低飞机的气动性能以及飞机的操纵稳定性，传感器结冰会导致传感器失灵，无法获得准确的飞行参数，发动机结冰会导致其出现故障，从而引发事故。
2、为了避免结冰现象带来的各种不利影响，国内外学者进行了许多防除冰方法的探索。其中，电加热法是通过将电能转化为热能，防止结冰或使冰层融化。这种方法结构简单、可控性强且不会产生污染，是一种可靠性强的防除冰方法。然而，为了达到理想的防除冰效果，通常需要电加热系统保持长时间工作的状态，在实际应用过程中存在能耗高的缺点。另一方面，超疏水防冰法是利用超疏水表面使液滴难以附着从而防止结冰、延迟结冰或降低冰粘附强度。然而，在真实环境中，低温、高湿度、高风速等环境因素会使其疏水性大幅度降低，在动态条件下失去防冰能力，这也限制了超疏水防冰法的应用。
3、因此，将电加热系统与超疏水系统组合使用，构建复合防冰系统有望解决上述问题。但现有的复合防除冰系统中的金属电加热元件通常置于结构内部，由于复合材料导热性差以及金属与复合材料的物化性质不同，二者存在不匹配，不兼容，使用效果差等问题，且现有的复合防除冰系统存在制备工艺复杂，成本高以及实现困难等问题，限制了其进一步的应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种激光诱导石墨烯超疏水-电加热复合防除冰涂层的制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术的技术方案之一：一种激光诱导石墨烯超疏水-电加热复合防除冰涂层，所述复合防除冰涂层包括超疏水石墨烯涂层和电加热石墨烯涂层；
4、所述超疏水石墨烯涂层以聚四氟乙烯(ptfe)为前驱体材料经激光雕刻得到；所述电加热石墨烯涂层以聚酰亚胺(pi)为前驱体材料经激光雕刻得到。
5、本专利技术的技术方案之二：一种上述激光诱导石墨烯超疏水-电加热复合防除冰涂层的制备方法，包括以下步骤：
6、分别对聚四氟乙烯和聚酰亚胺进行激光雕刻，得到超疏水石墨烯涂层和石墨烯涂层；
7、在石墨烯涂层上设置电极，得到电加热石墨烯涂层，然后在电加热石墨烯涂层上下表面各铺设一层胶层，接着将上表面的胶层与超疏水石墨烯涂层粘结，得到所述激光诱导石墨烯超疏水-电加热复合防除冰涂层。
8、进一步地，所述激光雕刻采用的激光器为波长450nm的蓝光激光器；所述激光雕刻采用的焦距模式为对焦模式或离焦模式。
9、进一步地，所述激光雕刻的功率为0.1～10w，扫描速率为12～120mm/s。
10、更进一步地，对聚四氟乙烯进行激光雕刻的功率为2～5w，扫描速率为24～120mm/s。
11、更进一步地，对聚四氟乙烯进行激光雕刻的功率为2w，扫描速率为72mm/s。
12、更进一步地，对聚酰亚胺进行激光雕刻的功率为2～4w，扫描速率为24～120mm/s。
13、更进一步地，对聚酰亚胺进行激光雕刻的功率为3w，扫描速率为72mm/s。
14、进一步地，所述胶层的主要成分包括丙烯酸酯和环氧树脂。
15、更进一步地，所述清洗为用去离子水清洗5～10min。
16、本专利技术的技术方案之三：一种上述激光诱导石墨烯超疏水-电加热复合防除冰涂层在防除冰领域的应用。
17、进一步地，所述应用的方法，具体包括：将所述激光诱导石墨烯超疏水-电加热复合防除冰涂层粘结在基底材料上，并将电极与电源连接。
18、进一步地，所述基底材料包括平面或曲面的材料；所述材料包括木材、金属、玻璃或复合材料板。
19、本专利技术公开了以下技术效果：
20、(1)本专利技术的激光诱导石墨烯超疏水-电加热复合防除冰涂层适应性广、可靠性高、具有良好的柔韧性和可粘贴性，不仅适用于任意平面或曲面的基底材料，而且具有良好的防冰可靠性，可以通过调节输入功率，精确控制其表面温度以应对不同环境。因此，本专利技术的复合防除冰涂层在防除冰领域具有良好的应用前景。
21、(2)本专利技术的激光诱导石墨烯超疏水-电加热复合防除冰涂层(复合涂层)解决了超疏水材料在实际工况下易失效，动态条件下防冰效果差的问题，提高了防冰有效性和可靠性；相比于电加热涂层，复合涂层利用表面超疏水层的特性，可以减少覆冰并降低冰粘附力，减少了除冰时间，从而大幅降低使用过程中的能耗。因此，相比于现有的两种防除冰方法，复合防除冰涂层结合了超疏水涂层减少覆冰、降低粘附力和电加热涂层防除冰可靠性高的优点，弥补了超疏水涂层易失效和电加热涂层能耗过大的缺点，具备了更优异的性能。
22、(3)本专利技术的复合涂层主要由超疏水涂层和电加热涂层组成，两者均为激光诱导法制备得到的石墨烯涂层，制备方法简单、效率高、成本低廉、环境友好，通过改变前驱体材料和调节激光参数，可以灵活地制备不同性能的石墨烯，具备良好的可设计性和兼容性，解决了现有复合防除冰系统工艺复杂、兼容性差、实现困难等问题。此外，本专利技术以ptfe为前驱体制备得到的激光诱导石墨烯，相比于普通石墨烯(对聚酰亚胺进行激光雕刻，获得的石墨烯涂层)具备更好的超疏水性能。
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【技术保护点】
1.一种激光诱导石墨烯超疏水-电加热复合防除冰涂层，其特征在于，所述复合防除冰涂层包括超疏水石墨烯涂层和电加热石墨烯涂层；
2.一种权利要求1所述的激光诱导石墨烯超疏水-电加热复合防除冰涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述激光雕刻采用的激光器为波长450nm的蓝光激光器；所述激光雕刻采用的焦距模式为对焦模式或离焦模式。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述激光雕刻的功率为0.1～10W，扫描速率为12～120mm/s。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述胶层的主要成分包括丙烯酸酯和环氧树脂。
6.一种权利要求1所述的激光诱导石墨烯超疏水-电加热复合防除冰涂层在防除冰领域的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述应用的方法，具体包括：将所述激光诱导石墨烯超疏水-电加热复合防除冰涂层粘结在基底材料上，并将电极与电源连接。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述基底材料包括平面或曲面的材料；所述材料包括木材、金属、玻璃或复合材料板。
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【技术特征摘要】
1.一种激光诱导石墨烯超疏水-电加热复合防除冰涂层，其特征在于，所述复合防除冰涂层包括超疏水石墨烯涂层和电加热石墨烯涂层；
2.一种权利要求1所述的激光诱导石墨烯超疏水-电加热复合防除冰涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述激光雕刻采用的激光器为波长450nm的蓝光激光器；所述激光雕刻采用的焦距模式为对焦模式或离焦模式。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述激光雕刻的功率为0.1～10w，扫描速率为12～1...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛一凡，廖晨曦，孙悦昆，严昊宁，陶幸福，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：
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