【摘 要】
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冰雪的附着和积聚可能会导致飞机、通信网络、太阳能电池板和风力发电机出现严重问题。近几十年来,为了抑制冰的形成或降低冰附着力,人们进行了大量的研究。之前超疏水表面由于其特殊的浸润性一直是防冰研究的热门方向,但是,这种表面在高湿低温的环境里很容易失去超疏水特性。因此,人们逐渐将目光投入到另外一种具有防覆冰潜力的表面-润滑油注入多孔表面(超滑表面)。本文首先通过喷涂的方法制备出超疏水性的TiO2多孔纳米
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冰雪的附着和积聚可能会导致飞机、通信网络、太阳能电池板和风力发电机出现严重问题。近几十年来,为了抑制冰的形成或降低冰附着力,人们进行了大量的研究。之前超疏水表面由于其特殊的浸润性一直是防冰研究的热门方向,但是,这种表面在高湿低温的环境里很容易失去超疏水特性。因此,人们逐渐将目光投入到另外一种具有防覆冰潜力的表面-润滑油注入多孔表面(超滑表面)。本文首先通过喷涂的方法制备出超疏水性的TiO2多孔纳米涂层,再将全氟聚醚润滑油注入到涂层上得到超滑表面。实验结果表明,由于有了全氟聚醚润滑油的引入,静态结冰时间大幅度延长,冰粘附强度显著降低,表面结霜时间明显延长,动态防冰效果和防覆冰性能也有了很大程度的改善。然而,这种超滑表面在防覆冰性能上虽然有着很大的改善,但在重复的结冰/除冰和打磨测试过程中会因为润滑剂的流失而变得非常脆弱且容易损坏。这主要是由于多孔纳米涂层与基底之间的黏附性不足所导致。为了解决以上问题,我们通过将微锥孔阵列结构和TiO2多孔纳米涂层相结合,成功制造出了具有三维微纳结构的超滑表面。经过液滴冲刷测试、结冰/除冰循环测试和砂纸打磨测试,证实了这种超滑表面相比较于原先的表面而言润滑油储存率明显提高,冰粘附强度的增长幅度大幅减缓,表面纳米结构的磨损程度也得到了很大程度的减轻。上述性能的改善都归功于微锥孔阵列结构的引入,由于微锥孔阵列结构自身具有良好的机械特性,其深孔结构为TiO2多孔纳米涂层提供了良好的物理支撑,极大地增强了表面涂层与基底之间的粘附性,使得表面涂层在测试过程中不会轻易被破坏,从而大大提高了超滑表面的结构耐用性和防冰持久性。
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