【摘要】：低溫高濕環(huán)境下,覆冰現(xiàn)象的發(fā)生會對飛機等運輸設(shè)備、輸電線路、風電葉片等造成嚴重破壞,并造成重大的生命和財產(chǎn)損失。研究發(fā)現(xiàn),具有超浸潤的表面在防覆冰方面具有優(yōu)異的表現(xiàn),如超疏水涂層由于具有較低的表面能和特殊粗糙結(jié)構(gòu),可減小冰與表面附著力,液滴或冰易于從表面滑落,從而達到防覆冰的效果,因此超浸潤表面被認為是最理想的防覆冰涂層。但對于不同表面化學組成和粗糙結(jié)構(gòu)的超浸潤表面的防覆冰機理,以及水滴在不同超浸潤表面的結(jié)晶成核過程方面的認識尚不明確。為此本文構(gòu)建了不同的超浸潤表面,探究表面結(jié)霧、結(jié)冰過程,開展對超浸潤表面的防覆冰性能的研究,揭示超親水與超疏水表面的防覆冰機理及其差異。本文首先利用改性樹枝狀聚酰胺胺(PAMAM)和Si02納米粒子合成超親水表面,同時利用甲基丙烯酸短碳鏈全氟酯(C6SA)復合納米粒子合成超疏水表面,并對兩種表面進行潤濕性能、表面形貌及粗糙度的表征,對超親水和超疏水表面特性進行對比分析。超親水/超疏水表面涂層的靜態(tài)接觸角分別達到9.8°和150.9°,且表面具有復雜的微納結(jié)構(gòu),這種粗糙結(jié)構(gòu)有利于增強表面的本征浸潤性。通過對超浸潤表面的防覆冰性能進行系統(tǒng)研究,包括對超浸潤表面在不同溫度和濕度下的防結(jié)霧性能、防結(jié)冰性能做了對比和分析,考察表面浸潤性與粗糙度對延遲結(jié)冰時間、冰表面粘附力的影響,總結(jié)了超親水與超疏水表面在防結(jié)霧性能、防結(jié)冰性能上的差異,結(jié)果表明超浸潤表面相對于普通表面都具有較好的防結(jié)霧性能,但相對超親水表面,超疏水表面的延遲結(jié)冰時間更長(-10℃時可達163s),冰表面粘附力更小(-10℃時相差約10倍),具有更優(yōu)異的防覆冰性能。本文還探究了超浸潤表面的防覆冰機理,利用液滴冷凝機理和冰晶成核理論進行分析,從浸潤性和粗糙度的角度解釋了超疏水表面具有較好防結(jié)霧、防結(jié)冰性能的原因,并對冰表面粘附力的形成機理進行了討論,提出了超親水、超疏水表面冰粘附力較大差異的原因,并利用FLUENT模擬的方法,研究了液滴在超浸潤表面的鋪展特性,為后續(xù)設(shè)計更優(yōu)異的超浸潤防覆冰表面提供了理論支持。
【圖文】：

極佳的自清潔性和疏液性，兼具低附著力和殺菌的性能，對大腸桿菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）和金黃色葡逡逑萄球菌（Ｓ．邋ａｕｒｅｕｓ）的殺菌率可達９９％，，可抑制微生物在上面附著和生長，在醫(yī)療器械、逡逑海洋防污領(lǐng)域等具有廣泛的應用前景，如圖２．７所示。逡逑：Ｖ：，＇邐．１，：－逡逑：：－邋ｔｔｌｆ邋ｓ逡逑圖２＿７海洋柂污涂層的自清潔銼能（左上）、抗

本文編號：2675540