[發明專利]一種可用于三維復雜曲面的電加熱防冰涂層的制備方法

有效

• 申請號: 202010915340.2
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN112009694B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 陳華偉;趙澤輝;劉曉林;朱彥曈;王澤林瀾;丁希侖
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B64D15/12
• 分類號: B64D15/12;B64D15/10;B64D15/06;H05B3/84;C23C14/20;C23C14/35
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉鳳玲

本發明涉及一種可用于三維復雜曲面的電加熱防冰涂層的制備方法。所述可用于三維復雜曲面的電加熱防冰涂層包括底層電極層、中間加熱層和頂層電極層，該制備方法包括：在三維曲面基材表面制備具有導電性能的底層材料，形成底層電極層；制備具有導電性能的中間加熱層材料；所述中間加熱層材料包括導電粒子、聚合物基體、稀釋劑和分散劑；將所述中間加熱層材料噴涂于所述底層電極層的表面，形成中間加熱層；在所述中間加熱層的表面制備具有導電性能的頂層材料，形成頂層電極層。本發明制備的電加熱防冰涂層可以適用于飛機復雜構件的防除冰。

技術領域

本發明涉及工藝制備領域，特別是涉及一種可用于三維復雜曲面的電加熱防冰涂層的制備方法。

背景技術

飛機結冰是指飛機在大氣中飛行時，其部件表面上積聚了冰層的現象。一般來說，飛機結冰可能發生在機翼前緣、尾翼、發動機進氣道前緣、風擋玻璃、儀器傳感頭等部位，并會對飛行的性能造成極大的損害：結冰不僅增加了飛機的重量，而且破壞了機翼的氣動外形，因而阻力增加，升力下降，操縱性、穩定性下降；特別是當儀器、儀表結冰后，還會導致指示失常，而一些飛行器的元器件往往具有復雜的三維結構，也增大了曲面加熱的難度。風力發電機的葉片結冰會改變風機葉片的頻率，進而改變其動態響應行為，嚴重影響發電機的效率；高鐵高寒線的地盤的結冰也會嚴重影響高鐵的運行安全。

傳統電加熱防除冰已是傳統防除冰技術中應用最廣泛的技術之一，但傳統的電加熱方式是通過在基板內側布置電阻絲，電阻絲產生的熱通過機體材料傳遞到外表面，能量利用率低，同時造成材料內外溫差比較大，在防冰表面需要維持一定溫度的前提下造成內部溫度過高，對材料本身提出較高的耐溫要求。另外，部分位置(如機翼骨架)無法布置加熱電阻絲，因而無法直接加熱防冰。對于一些風速管等具有復雜結構的三維表面，傳統的方式往往不能應用，因此需要一種新型的電加熱方式。

電加熱防冰涂層作為一種新型主動防冰方法，可以直接涂覆于防護區域外表面，無需對原表面設計做較大更改，大幅減少了由內而外傳熱產生的能量損耗，使得其防冰能耗與防冰溫度更低，已成為新興的主動防冰方法，備受國內外關注，但現有的電加熱涂層技術，采用兩條平行電極，適用于平面或者結構簡單的曲面結構，并不適用于復雜的三維曲面的加熱。

因此，亟需一種可在復雜三維曲面上制備的新型的電加熱防除冰技術，以適用于飛機復雜構件的防除冰。

發明內容

本發明的目的是提供一種可用于三維復雜曲面的電加熱防冰涂層的制備方法，以實現飛機復雜構件的防除冰。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種可用于三維復雜曲面的電加熱防冰涂層的制備方法，所述可用于三維復雜曲面的電加熱防冰涂層包括底層電極層、中間加熱層和頂層電極層；所述可用于三維復雜曲面的電加熱防冰涂層的制備方法包括：

在三維曲面基材表面制備具有導電性能的底層材料，形成底層電極層；

制備具有導電性能的中間加熱層材料；所述中間加熱層材料包括導電粒子、聚合物基體、稀釋劑和分散劑；

將所述中間加熱層材料噴涂于所述底層電極層的表面，形成中間加熱層；

在所述中間加熱層的表面制備具有導電性能的頂層材料，形成頂層電極層。

可選的，所述在三維曲面基材表面制備具有導電性能的底層材料，形成底層電極層，之前還包括：

將所述三維曲面基材表面用砂紙打磨或進行噴砂處理，并進行反復清洗。

可選的，所述在三維曲面基材表面制備具有導電性能的底層材料，形成底層電極層，具體包括：

采用磁控濺射的方式在三維曲面基材表面濺射金屬層，形成底層電極層；

或者采用噴涂導電膠的方式在所述三維曲面基材表面噴涂導電膠，形成底層電極層。