自潤滑防護(hù)涂層研究獲新進(jìn)展

中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤滑國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室材料表界面團(tuán)隊(duì)通過多層復(fù)合制備一種具有電熱疏水潤滑效果的薄膜材料。該材料由底層的自粘性聚酰亞胺基膜、中間電熱層和最外側(cè)的疏水自潤滑防護(hù)層組成，具有表面發(fā)熱均勻、電熱功率可調(diào)、機(jī)械強(qiáng)度高和易粘接置換的特性，同時(shí)表面疏水-潤滑，具有優(yōu)異的抗污染、自清潔、自潤滑的特性。

裝備表面冬季結(jié)冰是困擾工程技術(shù)領(lǐng)域的一大難題，因?yàn)榻Y(jié)冰問題造成的重大事故災(zāi)難時(shí)有發(fā)生，特別是在飛機(jī)航空領(lǐng)域。目前飛機(jī)防冰除了飛機(jī)起飛前為機(jī)身噴灑的臨時(shí)性保護(hù)的防冰液以外，飛機(jī)機(jī)翼的防冰主要是通過將飛機(jī)高溫尾氣引入機(jī)翼部位，為機(jī)翼迎風(fēng)面加熱來實(shí)現(xiàn)飛機(jī)在高空穿越云層時(shí)的防冰，這就需要機(jī)翼內(nèi)部復(fù)雜的管路，這與當(dāng)前飛機(jī)輕量化的目標(biāo)相違背。電熱涂層是一個(gè)很好的解決方案，將薄薄的涂層材料(微米級別)涂覆在機(jī)翼前緣，通過改變涂層厚度和調(diào)節(jié)施加電壓可以實(shí)現(xiàn)電熱功率(表面溫度)控制。因?yàn)榫埘啺肪哂懈邚?qiáng)度、耐高溫和優(yōu)異的電絕緣性能，將其作為基膜，在刮涂機(jī)上通過刮涂工藝在該基膜上將導(dǎo)電涂料涂覆上，保證整個(gè)膜面厚度的均勻一致性，最后在電熱涂層表面噴涂團(tuán)隊(duì)自研的疏水潤滑防護(hù)涂層，對電熱膜進(jìn)行保護(hù)。整張膜可以在實(shí)驗(yàn)室或者車間完成，電熱涂層厚度完全由設(shè)備控制，保證了涂層厚度和膜面電熱功率的均勻性。此外，該薄膜最外層使用了團(tuán)隊(duì)自研的高分子樹脂材料，該材料具有優(yōu)異的疏水、自潤滑效果，水滴在表面接觸角大，很難在表面附著，在較小風(fēng)速下即可實(shí)現(xiàn)液體自脫離，避免雨滴蒸發(fā)帶來的能量損耗。該種材料為飛機(jī)機(jī)翼防冰、風(fēng)電葉片防冰提供了新的思路。

近年來，該團(tuán)隊(duì)在光-電熱防/除冰材料領(lǐng)域開展了系列工作。比如，通過隔熱層-導(dǎo)熱層-光熱層的多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，制備了高效率的光熱除冰涂層材料，可以實(shí)現(xiàn)低光照強(qiáng)度和部分區(qū)域輻照下，即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)表面的全部加熱；通過光-電熱復(fù)合，實(shí)現(xiàn)白天光熱除冰，夜晚(雨雪天氣)電熱除冰的全天候光電一體化防冰涂層；制備了光熱多孔材料，將光熱能力聚集于輻照區(qū)域，實(shí)現(xiàn)低溫(-30 ℃)、低光照強(qiáng)度(0.3個(gè)太陽輻照強(qiáng)度)的表面永不結(jié)冰。

(來源：中國科學(xué)報(bào))