树脂基复材表面防/除冰涂层的研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:laohe5201314
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
如今随着时代的发展,科技的进步,新一批战斗装备在不断地更新迭代,军用飞机、无人机等新一代的战斗装备成为国家综合国力的重要体现。飞机在高空飞行会面临低温环境的挑战,表面容易出现结冰问题。一旦飞机表面结冰,飞行时安全隐患增加,因此飞机表面的防/除冰变得尤其重要。飞机表面传统的除冰方式主要依靠金属丝和贴片式电热元件进行长期供热,这种除冰方式存在一些缺点:消耗较多能源并且防/除冰效率低,加热元件与基体之间结合强度低,加热均匀性差等。本论文主要研究喷涂合金粉末制备低功率的电热元件,结合在电热元件表面喷涂超疏水涂层,制备一种复合涂层结构用于防/除冰。这种结构设计具有如下优点:在低功率下除冰,减少能源的损耗,电热涂层与基体之间结合强度较大,超疏水涂层具有一定的抑冰效果。两种涂层结构结合使用使得复合涂层具有较好的防/除冰效果。实验采用大气等离子喷涂(APS)和超音速火焰喷涂(HVOF)制备Al50%Si50%(AlSi50)电热涂层。APS喷涂AlSi50涂层电阻率相较于HVOF要高,AlSi50涂层电阻率可以达到54×10-8Ω.m和平均结合强度可以达到9.5 MPa,并且在160℃温度下,具有较好的热震性能和高温稳定性。采用XRD,SEM对AlSi50粉末和涂层的表面形貌和截面形貌进行表征分析。AlSi50电热涂层施加不同功率,通过红外热成像观察涂层表面的温度分布及加热均匀性,APS喷涂后的AlSi50涂层表面加热均匀性较好。实验中只依靠电热元件用于防/除冰,很难完全达到的除冰效果,在此基础之上研究了超疏水涂层。通过加入CeO24 g、乙酸乙酯40 g、KH550 0.5/1.0 g、PDMS 0.5 g、TEOS 0.4g和DBTL 0.2 g制备超疏水涂层。依次喷涂氟碳漆、炭黑和CeO2粒子制备单层疏水涂层,平均接触角只有145.55°,滚动角达到50°以上,并且耐磨性和粘附力较差。依次喷涂氟碳漆、炭黑和CeO2粒子,超疏水CeO2粒子溶液制备双层超疏水涂层结构,平均接触角可以达到156°,滚动角为4.5°。双层涂层通过水冲击法和落沙法测得具有较好的耐磨性,同时通过划痕法和胶粘法测得具有较好的粘附力。采用SEM对涂层的表面形貌和截面形貌进行分析,涂层表面CeO2粒子被树脂包裹在一起,涂层表面具有较好的微-纳结构和极低的表面能,涂层表面表现出较好的超疏水性。复合涂层在防冰方面相较于传统涂层,只需施加3.511 W功率在-30℃低温环境下60 min无结冰。在薄除冰方面,复合涂层只需施加6.613 W功率,冰层2min开始融化,相较于传统结构节省66.12%的能量。复合涂层在厚除冰方面,可以节约7.6%的能量。
其他文献
2030年前“碳达峰”、2060年前“碳中和”等国家重大战略目标的提出,进一步促进了绿色新能源产业的发展。氢能作为化石能源的理想替代品,因此受到人们的广泛关注。电解水制氢是现有氢气制备途径中最具有发展潜力的方法之一,能够促进产氢的脱化石资源、低碳绿色和分布式发展。然而,电解水技术目前严重受限于缓慢的析氢、析氧动力学及大量昂贵的Pt、Ru、Ir等Pt族贵金属催化剂的使用。因此,合理构筑痕量贵金属修饰
学位
氧化石墨烯是一种二维片层纳米材料,作为石墨烯最重要的衍生物之一,具有优异的物理和化学性能,因此氧化石墨烯被作为增强纳米复合材料的理想填料。但是,由于氧化石墨烯层间存在范德华作用力和π-π堆叠作用,使其片层间发生不可逆的堆叠,降低了其在基体材料中的分散性,影响氧化石墨烯对基体材料的功能改性作用。因此解决氧化石墨烯在基体材料中分散问题是制备氧化石墨烯增强复合材料的关键。目前,氧化石墨烯的改性方法主要有
学位
有机-无机杂化金属卤化物钙钛矿因其优异的光电特性,丰富的组成结构以及可低成本溶液加工制备等优势成为第三代薄膜太阳电池重要的半导体材料。经过十年左右的发展,钙钛矿太阳电池的光电转化效率已经达到25.5%,已经超过其他传统薄膜太阳电池。然而,三维结构钙钛矿稳定性较差,这推迟了钙钛矿光伏的商业化进程。二维钙钛矿不但具有可调的结构和能带,而且具有非常优异的稳定性,成为钙钛矿太阳电池新型半导体材料。层间阳离
学位
2×××铝合金环件在航天领域的广泛应用,要求2×××铝合金环件在轧制成形工艺和轧制后环件的强度和塑性均能满足航天标准。因此阐明2×××铝合金异形截面环件的轧制成形规律和不同热处理机制对微观组织的影响作用至关重要。本文阐明了2×××铝合金异形截面缩比环件的轧制规律、Al-Cu合金的强韧性机理、不同热处理制度对2×××铝合金和2×××铝合金异形截面缩比环件的强化机理。通过Abaqus有限元数值模拟软件
学位
羟基磷灰石(HA)作为脊椎动物骨骼和牙齿的主要无机成分,具有促进骨生长的功能,但是目前应用于骨修复领域中的HA陶瓷的力学性能仍不理想,为了弥补这一缺点,将生物相容的高强度金属与HA结合,制备生物活性和机械可靠性良好的生物复合陶瓷被认为是有效的手段。本文探索性地将金属钽(Ta)和HA进行复合,成功制备了HA/Ta和HA/Ta/BG复合陶瓷,为制备新型HA基复合陶瓷提供可行的方案和实验依据。(1)基于
学位
许多潜在的新型电子器件的蓝本都建立在新材料基础上,理想化的多铁性材料就属于其中最为出色的新材料之一。本论文所进行的工作主要是针对多铁性材料中的M型六角钡铁氧体结构进行研究,旨在合成Ba Fe12O19陶瓷和Ba0.4La0.4Fe12O19陶瓷,并研究它们的多铁性能。合成方法采用的是前驱体化学共沉淀法合成粉体,再高温烧结等热处理制得陶瓷样品。对于Ba Fe12O19陶瓷的研究,首先研究烧结温度对显
学位
随着世界各地城市化和基础设施建设速度的加快,日益增多的水泥基固体废弃物对经济、环境和社会造成了巨大的负担;且为了满足越来越苛刻的环境法规和国际协议,对水泥基固体废弃物的再生资源化利用提出了更高的要求。针对利用废弃混凝土制备的再生胶凝材料(RBMs)在标准养护条件下早期力学性能发展慢,耐久性差等应用问题,论文依托国家自然科学基金项目“水泥石脱水相快速碳化硬化机理及其应用基础研究”(No.519722
学位
工业生产过程中产生的CO2和NO2,NO,NH3在大气中的过量积聚能直接影响地球环境,会形成温室效应和酸雨,并进一步危害人类的健康。因此,将这些小分子资源化利用或即时检测浓度有利于保护环境和维护生命安全。自从石墨烯材料被发现之后,二维(2D)材料就因其独特的表面形态和优异的物理化学性质而引起研究者广泛关注。石墨二炔(GDY)作为存在一定带隙的类石墨烯材料,由sp和sp~2杂化C原子组成的结构赋予其
学位
荧光有机氧化硅纳米颗粒(OSiNPs)作为一种新型有机/无机复合材料可以通过其有机荧光成分和无机成分共同作用使其具有良好的荧光性能的同时兼备良好稳定性和低的生物毒性。但荧光配体单一、制备工艺复杂并且在固态下荧光猝灭的性质限制了荧光OSiNPs的发展和应用。为了解决上述存在的问题,本论文采用水热法将三种不同的荧光配体以共价键的形式连接在OSiNPs上,制备出了三种不同荧光发射的OSiNPs。为了避免
学位
能源环境问题与人们生活息息相关,直接决定着人们生活水平和生活幸福感,因此能源环保问题是当今社会所面临的一大课题。量子点发光材料因具有优异的荧光性能、光学稳定性、表面活性高、低毒性等特点成为新一代发光材料。量子点发光材料种类丰富多样,其中碳量子点(CDs)和氧化锌量子点(ZnO QDs)因荧光性能优异,发光可调节,高量子产率,低毒性,环境友好型,良好的生物包容性及易合成等优点备受关注,广泛应用于光电
学位