一种基于仿生耦合理论的材料表面防结冰方法与流程

本发明涉及一种材料表面防结冰方法，具体而言公开一种基于仿生耦合理论的防结冰方法。

背景技术：

结冰是广泛存在的一种现象，会对工业生产造成影响。航空、海洋产业、电力系统和地面运输系统中的设备结冰都会影响其正常工作。风力涡轮机的叶片上结冰会导致风机叶片上质量不平衡，增加其工作阻力，同时也会引起风机振动和疲劳，降低工作效率并造成蜗轮寿命下降，引起电力生产损失。海上钻探石油平台设备结冰会导致漏油现象的发生，影响机器正常运转、降低生产力和安全性能。飞机结冰后使得重力增加，降低气动特性、操作性和稳定性，影响正常飞行，甚至会在起飞和着陆的过程中引发事故。

技术实现要素：

本发明针对目前机械清除等除冰方法耗能大和化学试剂、涂层等防冰方法寿命短、适用范围小等问题，提出一种基于仿生耦合理论的材料表面防结冰方法。通过在材料表面按一定规律分散涂覆一种及一种以上涂层/涂料，改变材料表面的局部导热性、弹性、形貌等特征，影响结冰界面的形成连续性和稳定性，实现防结冰目的。试验表明，对铝板表面进行涂覆后其相较未处理表面结冰强度减少20％。

本发明是将弹性涂层/涂料或隔热涂层/涂料涂敷在基板表面，所述的弹性涂层/涂料、或隔热涂层/涂料的涂层为一层或一层以上；

所述弹性涂层/涂料是弹性模量≤20材料，如溶剂型弹性涂料等；所述的隔热涂层/涂料是隔热保温抑制效率≥50％材料，如隔绝传导型隔热涂料等。

所述弹性涂层/涂料或隔热涂层/涂料的分布形态为点状或网格状或条纹状或多边形；

同一层的涂层/涂料厚度相同或不同，不同层的涂层/涂料厚度相同或不同，各层的涂层/涂料交叉重叠，涂层/涂料的上表面高度差<2mm。

所述单一涂层/涂料在基板表面全部涂覆或部分涂覆；多涂层/涂料采用第一涂层/涂料全涂覆，其余涂层/涂料部分覆盖涂覆；或多涂层/涂料部分涂覆，相互拼接，对基板表面进行全部或部分覆盖；或多涂层/涂料部分涂覆，交叉位置重叠覆盖，对基板表面进行全部或部分覆盖。所述部分涂覆面积占比<90％。

本发明在基板表面涂敷弹性涂层/涂料或隔热涂层/涂料，影响基板表面局部的弹性、导热性、形貌等特征，干扰结冰界面形成的连续性和稳定性，实现防结冰目的。

本发明的有益效果：

本发明根据生物体表多重结构因素耦合引起优良功能的效应，扩大了涂层/涂料材料的选择范围，采用涂层/涂料涂覆工艺，影响基板表面多种特性，创造耦合条件，实现防结冰的目的。本发明实施简单，仅在基板表面进行涂覆，不破坏基板结构，适用于各种工程领域。

附图说明

图1为本发明在基板表面涂覆涂层/涂料后的第一截面示意图。

图2为本发明在基板表面涂覆涂层/涂料后的第二截面示意图。

图3为本发明在基板表面涂覆涂层/涂料后的第三截面示意图。

图4为本发明在基板表面涂覆涂层/涂料后的第四截面示意图。

图5为本发明在基板表面涂覆涂层/涂料后的第五截面示意图。

图6为本发明在基板表面涂覆涂层/涂料后的第六截面示意图。

图7为本发明的涂层/涂料第一分布形态示意图。

图8为本发明的涂层/涂料第二分布形态示意图。

图9为本发明的涂层/涂料第三分布形态示意图。

图10为本发明的涂层/涂料第四分布形态示意图。

图11为本发明的涂层/涂料网格状分布立体示意图一。

图12为本发明的涂层/涂料网格状分布立体示意图二。

图13为本发明的涂层/涂料点状分布立体示意图。

图14为本发明在管状部件表面涂覆涂层/涂料立体示意图。

图15为图14中的涂层/涂料表面分布放大示意图。

具体实施方式

如图本发明是将弹性涂层/涂料或隔热涂层/涂料1涂敷在基板2表面，所述的弹性涂层/涂料或隔热涂层/涂料1的涂层为一层或一层以上；

如图1和图11所示，同一层的涂层/涂料1厚度可不同；如图2和图13所示，同一层的涂层/涂料厚度可相同；如图3所示，不同涂层/涂料1厚度可相同；如图4所示，不同涂层/涂料1厚度可不同，涂层/涂料上表面高度差<2mm。

如图1所示，所述单一涂层/涂料1全部涂覆；如图2所示，所述单一涂层/涂料1可部分涂覆；如图5所示，多涂层/涂料可采用第一层涂层/涂料全涂覆，其余涂层/涂料部分覆盖涂覆；如图3和图4所示，多涂层/涂料可均采用部分涂覆，相互拼接，对基板2表面进行全部或部分覆盖；如图6所示，多涂层/涂料可均采用部分涂覆，交叉位置重叠覆盖，对基板2表面进行全部或部分覆盖。所述部分涂覆面积占比<90％

如图7、图11和图12所示，涂层/涂料1分布形态为网格状；如图8和图13所示，涂层/涂料1分布形态为点状；如图9所示，涂层/涂料1分布形态为多边形；如图10所示，涂层/涂料1分布形态为条纹。

如图14和图15所示，涂层/涂料1仅在基板2表面进行涂覆，这里，基板2为管状部件，涂层/涂料1不破坏管状部件的结构。

本发明工作原理为：

本发明根据生物体表多重结构因素耦合引起优良功能的效应，扩大了涂层/涂料材料的选择范围，本发明利用具有弹性或隔热特性的涂层/涂料，按一定规律涂敷在基板表面，影响基板表面局部的弹性、导热性、形貌等特征，干扰结冰界面形成的连续性和稳定性，实现防结冰目的。

本发明可广泛应用于各工程领域，具有防结冰、低成本、实施简单等特点。