[發明專利]一種基于耦合仿生的防結冰覆蓋層及制備方法

在審

• 申請號: 201710337489.5
• 申請日: 2017-05-15
• 公開（公告）號: CN106984512A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 叢茜;陳廷坤;王思佳;孫成彬;齊迎春;金敬福
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B05D5/08
• 分類號: B05D5/08;B05D7/04
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司22201
• 代理人: 劉程程

技術領域

本發明屬于材料表面防結冰技術領域，廣范應用于汽車、電力輸送、風機葉片等工程實際中，具體涉及一種基于耦合仿生的防結冰覆蓋層及制備方法。

背景技術

結冰現象在自然界及低溫領域中普遍存在。結冰有許多危害，如飛機機翼表面的結冰，影響飛機的安全操作性、穩定性；電力傳輸線纜的結冰，增加輸電設備的載荷，甚至導致電塔倒塌、輸電線纜的斷裂，造成電網的大面積停電，經濟損失嚴重；車輛底盤結冰，降低了車輛的安全通過性。而對部件表面冰的清理通常采用機械方法、熱力學、化學等傳統方法進行表面積冰的清理，但采用此類方法不僅會破壞材料的表面形態、增加系統的復雜性及不安全性，而且會導致能耗的增加以及環境的污染。

自然界中的絕大多數生物，均會遇到粘附問題。這些生物經過成千上萬年的進化，使體表形成了各種特殊的抗粘附性能，如田鼠、蚯蚓、馬陸、蠐螬等動物體表形成了有利于減粘、脫附的柔性體表結構，蝴蝶翅膀、蜻蜓翅膀、荷葉等動植物表面的超疏水性特性。

因此，基于自然界中某些動物的柔性體表和表面的超疏水特性，耦合仿生發明一種廣泛應用的防結冰覆蓋層，將實現材料表面的主動防、除冰特性，相關技術在現有的技術方案中并沒有體現。

發明內容

針對上述背景技術中存在的不足，本發明基于自然界中某些動物的柔性體表和超疏水特性表面，提供了一種基于耦合仿生的防結冰覆蓋層及制備方法，實現材料表面的主動防、除冰過程。結合說明書附圖，本發明的技術方案如下：

一種基于耦合仿生的防結冰覆蓋層，所述防結冰覆蓋層由絨毛覆層和覆層基底組成，所述覆層基底為柔性基底，所述絨毛覆層由通過植毛工藝密集連接在覆層基底上的絨毛組成，所述絨毛具有柔性和疏水性。

進一步地，所述覆層基底為采用硅膠膜、聚乙烯或聚丙烯制成的柔性基底。

進一步地，所述絨毛覆層中的絨毛采用低表面能纖維或動物絨毛制成。

更進一步地，所述低表面能纖維為ABS樹脂、聚氯乙稀、含氟化合物或含氟聚合物。

進一步地，所述絨毛覆層中的絨毛采用普通纖維制成，且在絨毛的表面附著有疏水性溶液。

更進一步地，所述疏水性溶液為氟硅烷、有機硅或氟碳型溶液。

更進一步地，在所述覆層基底的底部設有黏貼層。

一種基于耦合仿生的防結冰覆蓋層的制備方法，先制備柔性的覆層基底和具有柔性及疏水性的絨毛，然后將絨毛通過植毛工藝連接于覆層基底的表面，使覆層基底的表面呈現突出密集分布的絨毛覆層，進而形成所述的防結冰覆蓋層。

進一步地，在制備絨毛的過程中，采用低表面能纖維、動物絨毛或普通纖維制備絨毛。

更進一步地，當采用普通纖維制備絨毛時，將普通纖維經涂摸、噴灑或浸潤處理，以使覆層表面具有并保持疏水特性。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

1、本發明所述防結冰覆蓋層利用外表面絨毛覆層的疏水特性及絨毛的柔性顫動特性，使水分自動從部件表面滑落，降低表面水的附著量，減小部件表面的積冰量，覆蓋層表面剩余分散的附著水分將在低溫環境下凍結于絨毛層表面，利用絨毛的柔性顫動特性和積冰自身的重量，可促使積冰自動剝離，進而實現主動防、除冰效果。

2、本發明所述防結冰覆蓋層采用硅膠膜、聚丙烯或其他新型復合材料等柔性材料作為覆層基底，使覆蓋層的應用不受防結冰部件表面形態的限制。

3、本發明所述防結冰覆蓋層覆蓋并固定在待防結冰部件表面，對防結冰部件起到保溫作用，延緩表面水分的凍結時間，強化部件表面的防結冰特性。

4、本發明所述防結冰覆蓋層通過粘貼或捆綁等方式直接固定在待防結冰部件表面，更換簡單，且不受使用時間的限制。

5、本發明所述防結冰覆蓋層的絨毛覆層通過植毛工藝固定在柔性的覆層基底上，可根據使用要求更改絨毛在基底表面的分布密度，制作簡便，使用成本低。

6、本發明所述防結冰覆蓋層的絨毛覆層的制備方法簡單，經濟成本低，應用范圍廣。

附圖說明

圖1為在平面部件的表面粘貼本發明所述基于耦合仿生的防結冰覆蓋層的立體示意圖；

圖2a為發明所述基于耦合仿生的防結冰覆蓋層的絨毛靜止時的結構示意圖；

圖2b為發明所述基于耦合仿生的防結冰覆蓋層的絨毛顫動時的結構示意圖；

圖3為在軸類部件表面粘貼本發明所述基于耦合仿生的防結冰覆蓋層的立體示意圖。

圖4為在非平面部件的表面粘貼本發明所述基于耦合仿生的防結冰覆蓋層的立體示意圖。

圖中：