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防覆冰超疏水涂料的研究与进展
编辑:尚蒙科技无锡有限公司   时间:2017-11-24

      防覆冰超疏水涂料的出现,解决了冰给交通运输、电力、建筑及农业等工业领域带来许多问题:易导致严重的交通事故,使风电叶片运转困难而影响叶片能量输出,破坏电线及庄稼,使飞机引擎、轮船和空调系统等停止运行,从而给社会稳定造成了严重危害。因此,开展防覆冰技术研究对提高电力系统的安全运行具有重要价值。

      防覆冰技术的开发可追溯到20世纪50年代末期。迄今为止,国内外通常采用的除冰方法主要有涂撒防结冰剂、机械除冰、热力除冰、自然被动除冰法等。

(1)涂撒防结冰剂:对基材表面涂撒防结冰剂,目的是降低冰点。防结冰剂一般是液体或盐类,对土壤有污染和腐蚀性,只能临时涂撒,时效较短。防结冰剂主要用于路面除冰,并且效果明显。

(2)机械除冰:采用适当的除冰机械和设施进行除冰。其特点是运行成本低、能耗小,但效率低、操作困难且受天气和地形等限制,故只能作为一种应急方法,难以大范围推广应用。

(3)热力除冰:通过附加热源(或其自身热源)使材料表面温度维持在冰点以上,从而达到防覆冰的目的。该方法效果较明显,但能耗大、设备投资成本高且使用范围较小,不适用于远距离除冰。

(4)自然被动除冰:利用风和自然力的作用,再辅以恰当的人工设备(例如在导线上安装阻雪环、平衡锤等装置),使冰不易聚结而自行脱落,从而起到防覆冰的作用。该方法简单易行、成本低,但在地理环境方面有一定的局限性,不能全面彻底防止输电线路覆冰的危害。

(5)其他除冰方法:如电场(或磁场)除冰、碰撞前颗粒冻结、超声技术和电晕技术等。

上述防覆冰的方法都存在一定的局限性,本研究将综述防覆冰超疏水性涂层的相关技术与方法研究,突出以防为主,以方便、高效、节能和经济为目的,旨在为相关研究提供有效参考。


防覆冰性与超疏水表面

      大量试验和理论研究表明:冰的附着减少与超疏水表面有一定的关联性,超疏水表面可以防止过冷水形成冰,具有防覆冰性。超疏水性表面的特征是高水接触角(通常>150°)和低接触角滞后(或液滴滚动角,通常<10°)。超疏水表面除了具有显著的疏水性以外,还可减少雪和冰在其表面的聚集,甚至可以完全防止固体表面结冰。

      Barthlott等从微观方面揭示了荷花“出淤泥而不染”的防尘自洁机制。研究表明:荷叶表面独特的表面微纳米结构与化学蜡状物的完美结合是“荷叶效应”的真正原因。这种独特结构可形成极大静态水接触角和极小水接触角滞后(或液滴滚动角),这种表面便于水珠形成,使之轻易滚动并带走表面上的污染物,从而达到自洁的目的。

      纳米银等复合材料超疏水涂料具有防覆冰性。只要复合材料中纳米颗粒的尺寸合适,则其涂料无论是在试验条件下还是在自然环境中都可有效防止过冷水形成冰。因而为了保证使用效果,超疏水涂料批发也应该认准有资质的厂家。

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