[發明專利]一種防冰功能性結構及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110332758.5
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN112935571B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 郝秀清;張靖辰;牛宇生;楊吟飛;陳妮;李亮;何寧
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23K26/364
• 分類號: B23K26/364;B64D15/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

1.一種防冰功能性結構的制備方法，包括以下步驟：

在基體的表面制備楔形微結構，在基體的表面形成楔形微結構層；所述楔形微結構層由陣列分布的楔形微結構形成，所述楔形微結構包括多個串聯的楔形溝槽，每個所述楔形溝槽的楔角獨立地為0.5°～4°，串聯的相鄰兩個楔形溝槽中，沿水流方向，一個楔形溝槽的寬端與另一個楔形溝槽的窄端通過過渡圓弧連接；

在所述楔形微結構層的表面制備陣列分布的納米級晶格，在楔形微結構層的表面形成納米級晶格層；

將表面具有所述納米級晶格層的基體進行低表面能處理，在基體的表面形成防冰功能性結構。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，每個所述楔形溝槽的深度獨立地為1～110μm，長度獨立地為0.1～50mm，溝槽寬度獨立地為1μm～0.5mm。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述過渡圓弧的半徑為0.1～1mm。

4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述楔形微結構的陣列周期為2μm～6mm。

5.根據權利要求1～4任一項所述的制備方法，其特征在于，在基體的表面制備所述楔形微結構的方法包括激光液相加工法；所述激光液相加工法在濃度為0.4～2wt％的氟化液中進行，所述基體的待加工表面距離氟化液液面0.5～5mm；所述激光液相加工法的激光操作條件包括：皮秒激光，激光功率為5～30W，脈寬為75fs，重復頻率為1000Hz，掃描間距為0.01～0.02mm。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述納米級晶格的徑向尺寸為10～500nm，所述納米級晶格層的厚度為1～2μm。

7.根據權利要求1或6所述的制備方法，其特征在于，在所述楔形微結構層的表面制備納米級晶格的方法包括濕法刻蝕法，所述濕法刻蝕法所用刻蝕液為濃度為1～4mol/L的鹽酸。

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述低表面能處理所用處理液為濃度為0.1～2wt％的氟化液。

9.權利要求1～8任一項所述制備方法制備得到的防冰功能性結構，包括楔形微結構層和設置在所述楔形微結構層表面的納米級晶格層，且所述納米級晶格層經低表面能處理；所述楔形微結構層由陣列分布的楔形微結構形成，所述楔形微結構包括多個串聯的楔形溝槽，串聯的相鄰兩個楔形溝槽中，沿水流方向，一個楔形溝槽的寬端與另一個楔形溝槽的窄端通過過渡圓弧連接；所述納米級晶格層由陣列分布的納米級晶格形成。

10.權利要求9所述防冰功能性結構在飛機防冰中的應用。