【摘 要】
:
飞机机翼等重要部位表面积冰会改变飞机气动特性,影响飞行安全,传统防/除冰技术存在能耗大、效率低和污染问题。“零能耗”的超疏水表面在被动防冰领域存在巨大应用潜力,同时也对表面提出较高的疏水耐久性和防冰性需求。本文基于“颗粒/胶粘剂”的一体化表层结构设计,通过对环氧基体疏水改性研究,解决了表层疏水性与机械性能难以兼顾的问题,结合氟聚物颗粒增强,获得机械强度高、粘附性强、耐候性优良的复合超疏水表层,再结
论文部分内容阅读
飞机机翼等重要部位表面积冰会改变飞机气动特性,影响飞行安全,传统防/除冰技术存在能耗大、效率低和污染问题。“零能耗”的超疏水表面在被动防冰领域存在巨大应用潜力,同时也对表面提出较高的疏水耐久性和防冰性需求。本文基于“颗粒/胶粘剂”的一体化表层结构设计,通过对环氧基体疏水改性研究,解决了表层疏水性与机械性能难以兼顾的问题,结合氟聚物颗粒增强,获得机械强度高、粘附性强、耐候性优良的复合超疏水表层,再结合石墨烯电加热技术,进行了模拟航空飞行条件下的防/除冰性能验证,实现了节能与防/除冰效率的提升,形成一种低热、低能耗的耦合防/除冰方法,为环氧复合超疏水表层在飞机翼面的防冰应用研究提供参考与指导。(1)通过环氧体系选材分析,并结合端羟基氟硅氧烷对选定环氧进行接枝改性研究,成功获得满足内部粘结、外部疏水特性的复合表层基体。研究表明:E51环氧树脂具备优良的综合性能,适用于复合超疏水表层的制备研究;改性剂含量为25wt%时,表面能从39.2m N/m降低至23.5m N/m,接触角由69.1°提升至112.0°;同时,通过DSC固化反应特性分析确定表层固化制度为:80/2h+100/1h。(2)采用氟聚物颗粒与疏水环氧复合进行“一体化”超疏水表层制备,研究获得覆膜工艺、颗粒含量和机械化学处理对表层疏水性能的影响规律和机理。针对制备中的纳米团聚和覆膜问题,采用磁力/超声组合方式实现了涂料在微观与宏观尺度的分散,并通过优化喷涂技术获得均匀优质的超疏水表层;疏水性研究表明,改性基体降低了复合表层对功能颗粒的依赖,疏水性和机械性能得到显著提升,接触角高达160.6°,滚动角低至2°,经240次磨损和360s高速砂砾侵蚀后仍能维持超疏水状态,同时表现出优良的基材粘附、耐腐蚀、耐老化和自清洁性能。(3)基于超疏水表面防冰机理,开展了动态水滴撞击特性、相变特征、冰层粘附和防冰稳定性试验研究,结果表明研制的超疏水表面可有效延迟并缓解积冰。动态水滴撞击超疏水表面接触11ms即可迅速反弹,这有助于减少水滴驻留结冰,与裸铝表面对比,超疏水表面将结冰时间从14s延迟至920s,结冰温度由-8降至-16,但冰层粘附力强度并未减弱,反而因表面结霜和水柱重力影响产生了“锚固效应”,防冰稳定性分析表明经8次结/除冰循环后,表层转为疏水状态并长期维持。(4)将超疏水表层与石墨烯电热防护组件耦合应用于NACA0012翼型件前缘,通过冰风洞试验研究耦合系统的防/除冰效果,获得一种低热、节能、高效的耦合防/除冰技术。结果表明:超疏水表层能有效减少并延缓结冰,但切应力最小的驻点附近仍会结冰;防冰模式下,耦合系统较单独的石墨烯防护节能21%,表面防冰温度由传统电加热的60降低至5;除冰模式下,超疏水表面水膜“润滑”作用使除冰速率提升了250%,30%弦长的超疏水防护区域可有效避免过冷水滴和二次回流的蓄积。
其他文献
太阳能选择性吸收涂层(Solar selective absorption coating,SSAC)是应用于光热转换领域的重要元件之一,而目前市面上流通的产品大多是通过磁控溅射法制备的,不仅成本高昂,而且单次制备面积有限,也无法在复杂的基板表面成膜。本文采用两种适合大面积成膜的喷涂法制备SSAC,对其微观结构、成分和光谱性能进行表征分析,并喷涂于圆柱形304不锈钢罐外表面,于室外不同天气条件下实
自上世纪以来,日益严重的环境污染引起了全世界的重视。众多环境治理技术中,光催化技术由于其低成本和环保的特点,在去除有机污染物方面显示出巨大的潜力。窄带隙的三元硫化物ZnIn2S4因其合适的能带位置,简便的制备方法和出色的稳定性等优点引起了众多研究人员们的关注。六方相ZnIn2S4其独特的层状结构可以增加层间硫原子的暴露,易于形成缺陷,有益于光催化反应的进行。然而,较高的载流子复合率限制了其光催化性
为量化建成环境因素对事故伤害严重程度的影响,本文构建基于均值和方差异质性的随机参数Logit模型对老年人交通事故伤害严重程度进行异质性分析。采用2019年美国某州老年人交通事故数据,从老年人特性、车辆特性、道路特性、道路环境特性、建成环境特性这5个方面选取17个影响因素,利用平均弹性系数捕捉各因素对事故伤害严重程度的影响。结果表明:基于均值和方差异质性随机参数Logit模型的拟合优度更高;建成环境
目的:检验应激心向量表(Stress Mindset Measure)中文版在青少年群体中的信度和效度。方法:共有731名青少年参与测试,填写了应激心向量表、抑郁-焦虑-压力量表和沃里克-爱丁堡积极心理健康量表。77名被试和242名被试分别间隔一周和六个月后进行重测。结果:应激心向量表各题目有良好的区分度。探索性因素分析和验证性因素分析(χ2/df=1.65, RMSEA=0.042, SRMR=
尼龙6(PA6)作为通用工程塑料之一,具有耐磨损、耐化学腐蚀、韧性好等特点,与纤维增强体制成的复合材料可广泛应用于军事装备、汽车、风电叶片等领域。尼龙6的阴离子聚合具有单体黏度低、反应速度快、产物聚合度高的特点,利用尼龙6阴离子原位聚合可避免传统熔融浸渍法制造连续纤维增强热塑性树脂复合材料时纤维难以浸渍完全的问题。本研究制备了纤维含量在48%左右,力学性能良好的碳纤维增强PA6复合材料。实验以己内
根据牛山煤矿9号煤层的开拓方案,回风立井与主斜井需要进行贯通,在贯通前需要对测量作业进行设计。结合有关规程规范从控制点建立、立井联系测量、导线施测、陀螺定向测量、施工放样等方面阐述并提出有效的工作方案,并对该方案进行误差预计。在回风立井井下起始边及内侧加测2条陀螺定向边,不仅能减小测角工作量、提高工作效率,而且能提高全站仪导线测量精度。结果表明,该工作方案合理可行,不仅为井下贯通施工提供可行的工作
锂硫电池具有高理论能量密度(2600 Wh kg–1)、低成本以及对环境友好等特点,在电动飞行器等领域具有良好的应用前景。但是,锂硫电池中硫正极电化学反应动力学缓慢、充放电中间产物多硫化锂“穿梭效应”等问题导致电池实际能量密度低、容量快速衰减,极大地限制了锂硫电池的发展。在硫正极与聚合物隔膜之间添加功能性隔层可有效减缓多硫化锂的“穿梭效应”,提高锂硫电池的放电比容量和循环稳定性。本论文从锂硫电池功
航空航天领域的部分钛合金构件需要在高磨损、高摩擦条件下长时间稳定服役,因此对钛合金表面性能的强化提出了迫切需求。激光熔覆技术因其具有高能量密度,故而能够实现熔覆层与基体之间的牢固冶金结合,被广泛用于钛合金的表面强化。高熵合金采用多主元设计理念,主元之间的相互作用改善了合金内部的强化机制,能显著提高材料的表面性能。因此“激光熔覆技术+高熵合金”成为提高钛合金表面性能的新途径。然而,相较于传统合金材料
当前,各种各样新型科学技术理论的出现,使得各行各业的发展进入了新的时期,例如,网络技术、信息技术的交叉融合,促使了人工智能领域的出现。作为我国重要的基础行业,矿山开采作业承担着重要的经济发展任务,既是工程项目,也是发展的铺垫。随着市场化经济的迅速发展,各行各业对矿山资源的需求量日益增大。因此,这也对地下矿山作业提出了新型的要求,使得前期的测绘作业极为关键。作为一项关键的测绘作业环节,贯通测量在地下
面对日益凸显的环境污染和能源短缺问题,寻找洁净、高效的能源转换技术成为当务之急。电解水技术因具有二氧化碳零排放、且与可再生能源相结合等优势被视为未来最有潜力的能量载体之一。作为电解水半反应,氧生成反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)动力学缓慢,高载量贵金属催化剂的使用导致的高昂成本,严重制约了电解水技术的大规模应用。因此,开发低成本、高效能的OER催化剂成为当前的研究