石墨烯涂层对直升机旋翼防/除冰组件传热的影响

作     者：陈龙 刘慧 张一术 CHEN Long;LIU Hui;ZHANG Yishu

作者机构：山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室济南250061 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2021年第38卷第1期

页      面：239-245页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：“十三五”装备预研领域基金(61402060404) 山东省自然科学基金(ZR2019BEE068) 机械系统与振动国家重点实验室开放课题资助项目(MSV-2019-13) 山东大学基本科研业务费资助项目(2018GN034) 

主　　题：石墨烯涂层 传热 防/除冰 喷涂 复合材料 

摘      要：采用水性和油性石墨烯涂层对复合材料防/除冰组件进行测温及防/除冰实验。针对直升机旋翼对结冰的敏感等特点,提出了旋翼防/除冰组件包铁表面涂覆石墨烯涂层改性传热性能的方法,从而提高旋翼防/除冰组件除冰效率。为验证石墨烯涂层对防/除冰组件传热效率具有显著的提高作用,采用搭建的除冰实验平台并对涂覆的旋翼防/除冰组件进行传热实验及除冰实验。结果表明,石墨烯涂层对提高防/除冰组件的传热性能具有显著作用。同时,采用油性石墨烯涂层和水性石墨烯涂层分别进行传热测试,研究表明油性石墨烯涂层升温速率高于水性石墨烯涂层,且油性石墨烯涂层平均传热速率为0.021℃/s,瞬时最大传热速率为0.083℃/s,均高于水性石墨烯涂层,说明油性石墨烯涂层的防/除冰效果优于水性石墨烯。最后,通过改变喷涂工艺控制石墨烯涂层厚度进行研究,研究发现随着石墨烯涂层厚度的增加,涂层的导热系数逐渐减小,该实验结果验证了Balandin等推导的热导率公式中石墨烯热导率与片层厚度之间的反比例关系。