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抑冰功能型表面耐磨耐蚀特性研究

航空学报 2023年

作者：崔静白娟牛书鑫王一凡杨广峰王立文中国民航大学航空宇航学院

飞机积冰是高性能飞行器安全运行的巨大威胁，也是导致飞机失事的主要原因之一。相对于传统被动式的融霜除冰手段，对表面进行微织构功能化处理是从机理上实现主动抗结冰的方法，已经得到普遍认可和广泛应用，但微织构后表面的耐蚀耐磨... 详细信息

飞机积冰是高性能飞行器安全运行的巨大威胁，也是导致飞机失事的主要原因之一。相对于传统被动式的融霜除冰手段，对表面进行微织构功能化处理是从机理上实现主动抗结冰的方法，已经得到普遍认可和广泛应用，但微织构后表面的耐蚀耐磨等宏观应用性能尚有待深入研究。基于激光微织构技术在航空用材Ti-6Al-4V试样表面分别用扫描速度为50mm/s,100mm/s,150mm/s,200mm/s,250mm/s的纳秒激光织构出三角纹理微纳结构。利用扫描电子显微镜和共聚焦电子显微镜对微织构表面的微区形貌、元素含量、粗糙度进行表征，利用接触角测量仪对微织构表面的静/动态浸润特性进行了分析，利用低温显微实验平台研究微结构表面静态水滴冻结行为，利用自制循环摩擦实验系统和电化学工作站研究微结构表面耐磨耐蚀性能。结果表明，扫描速度为100mm/s的微织构表面延迟水滴冻结性能最佳，循环摩擦下疏水耐候性最佳，但表面耐腐蚀性能最差。这是由于表面丰富的微观拓扑结构形貌增加了表面的导热热阻，延迟了了表面液滴冻结时间，但在弱酸性腐蚀环境下，表面丰富的微织构形貌又减小了氢氧化钛和氧化钛氢氧根等氧化物水合产物的吸附抑制，表现出较强的活性。

关键词： Ti-6Al-4V(TC4) 超疏水抑冰耐腐蚀耐磨

纳秒激光诱导TC4微结构表面抑冰特性实验研究

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表面技术 2021年第11期50卷 93-102页

作者：杨广峰刘玲夏海洋崔静中国民航大学航空工程学院天津300300 中国民航大学交通与科学工程学院天津300300

目的研究具有大接触角和低表面能的微纳疏水表面,以减少结冰引起的空气碰撞。方法采用纳秒脉冲激光在TC4表面构建微结构,利用扫描电镜和EDS对TC4表面形貌和元素成分进行观测,应用接触角测量仪分析表面润湿性和表面能,搭建低温结冰结霜... 详细信息

目的研究具有大接触角和低表面能的微纳疏水表面,以减少结冰引起的空气碰撞。方法采用纳秒脉冲激光在TC4表面构建微结构,利用扫描电镜和EDS对TC4表面形貌和元素成分进行观测,应用接触角测量仪分析表面润湿性和表面能,搭建低温结冰结霜实验台,测试表面的抑冰抑霜性能。结果随着激光功率的增大,TC4合金表面微米颗粒的尺寸增大;接触角逐渐减小,且均高于未加工表面;接触角滞后逐渐增加,且均低于未加工表面;表面自由能逐渐增加,且均低于未处理表面;粘附功逐渐增加,且都小于未处理过的表面。加工后表面液滴冻结时间比未加工表面最高延迟47 s,激光功率为7 W时的冻结时间最长,霜晶质量最小,表面覆盖率最低。结论高接触角、低接触角滞后的微织构表面可以有效延迟结冰时间。

关键词：抑冰霜晶表面能微结构纳秒脉冲激光

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含盐陶粒混凝土抑冰融冰效果研究

公路 2019年第3期64卷 275-279页

作者：郑少鹏钱宏斌李虹橙程志豪陈亮亮苏宇云南省交通规划设计研究院昆明市650041 重庆交通大学土木工程学院重庆市400074 河北工业大学土木与交通学院天津市300401

针对不同替代率含盐陶粒混凝土抑制结冰和融冰的变化规律,以及与盐分析出量之间的关系进行了研究。研究结果表明:(1)随着含盐陶粒替代率的增加,混凝土开始结冰的时间逐渐增加,混凝土表层水完全结冰时间逐渐延长,抑制结冰的效果逐渐增强... 详细信息

针对不同替代率含盐陶粒混凝土抑制结冰和融冰的变化规律,以及与盐分析出量之间的关系进行了研究。研究结果表明:(1)随着含盐陶粒替代率的增加,混凝土开始结冰的时间逐渐增加,混凝土表层水完全结冰时间逐渐延长,抑制结冰的效果逐渐增强。普通混凝土试件表层水15min即完全结冰,含盐陶粒替代率为100%时,完全结冰时间延长至70min,是普通混凝土的4.67倍。(2)随着含盐陶粒替代率的增加,未融化的时间逐渐减少,混凝土表面结冰层融化时间逐渐减少,融冰速度加快。普通混凝土完全融化的时间为130min,而含盐陶粒替代率为100%时,混凝土表面结冰层完全融化时间缩短至40min。(3)随着单位面积盐分析出量的不断增加,试件表面完全结冰时间逐渐增加,完全融冰时间逐渐减小。当单位面积含盐量大于9.16g/m^2时,其抑冰和融冰试验均表现出较好的效果。

关键词：道路工程含盐陶粒混凝土含盐陶粒抑冰融冰

两亲性嵌段共聚物的制备及其在防雾及抑冰方面的应用

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两亲性嵌段共聚物的制备及其在防雾及抑冰方面的应用

作者：陈静北京化工大学

学位级别：硕士

温敏型水凝胶作为一种智能材料,可以对温度刺激产生响应,在众多领域具有重要的应用潜质。温敏型水凝胶材料的热响应温度是此类材料的关键性能指标,受到水冻结温度的限制,在冰点温度以下拓宽温敏水凝胶的溶胶-凝胶转变温度是一个挑战。... 详细信息

温敏型水凝胶作为一种智能材料,可以对温度刺激产生响应,在众多领域具有重要的应用潜质。温敏型水凝胶材料的热响应温度是此类材料的关键性能指标,受到水冻结温度的限制,在冰点温度以下拓宽温敏水凝胶的溶胶-凝胶转变温度是一个挑战。本论文以合成温敏相转变温度可调控的水凝胶材料,以及探索其作为抗结雾和抑冰材料的性能为目标,开展了以下研究内容。1、采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合方法,合成亲水端嵌段为PDMAA(聚N-二甲基丙烯酰胺),疏水中部为PDAAM(聚双丙酮丙烯酰胺)的共聚物(PDMAA-b-PDAAM-b-PDMAA)。合成中使用具有双离去基团的RAFT链转移剂,通过一釜两步聚合工艺合成具有两亲性的ABA链段结构的聚合物,基于两亲性聚合物拥有的自组装特性,实现低温球形粒子和高温蠕虫结构的形貌转变,赋予材料低临界溶解温度的温敏水凝胶特性,并系统地研究了各嵌段的链长、pH值、浓度、共混物组成等因素对温敏相转变温度(rgd)的影响,实现在-10℃至45℃范围内对Tgel的精准调控。2、选择Tgel高于4℃的嵌段共聚物水凝胶,制备了一种具有优异抗结雾性能的涂层,涂层厚度约为100μm,干燥后涂层表面状态良好,对400-800nm波段的可见光透过率较高。随着PDAAM疏水嵌段的聚合度的增加,该涂层的透光率先升高后降低,最低的透光率仍高于70%,最高的透过率接近100%且与空玻璃板的透过率相差无几。通过热蒸汽法验证了涂层优异的防雾性能,在长达1800 s的热蒸汽环境下,涂层依然保持较高的透光率,且热蒸汽还可修复涂层中的划伤等缺陷,使涂层具有自修复性能。3、选择Tgel低于0℃的嵌段共聚物水凝胶,开展了水凝胶的抑冰性能的研究。体系中不可冻结的结合水含量随着疏水链段长度的增加呈增长趋势,且共聚物涂层能显著推迟水滴在其表面开始结晶的时间。共聚物在水分散液中表现出明显的水重结晶抑制活性,重结晶过程测得的平均最大晶粒尺寸(MLGS)随Tgel的降低逐渐减小,从纯水的3656 μm2降低至209μm2。当嵌段共聚物在冰点以下温域发生凝胶向溶胶的转变时,可在基材和冰粒表面形成滑移层,在除冰材料方面具有潜在的应用前景。

关键词：刺激响应性聚合物 RAFT聚合两亲性三嵌段聚合物 LCST型水凝胶防雾抑冰

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纳秒激光微织构TC4表面的抗结冰能力

激光与红外 2022年第5期52卷 665-669页

作者：刘玲崔静杨广峰中国民航大学天津300300

飞机发动机唇口表面结冰将会严重影响飞行安全,研究表明具有微纳结构的表面能有效提升其抑冰性能。文中以Ti6Al4V(TC4)为基底材料,采用纳秒脉冲激光制备TC4微结构,利用扫描电子显微镜(SEM)、接触角测量仪和冷台实验装置对样品表面的微... 详细信息

飞机发动机唇口表面结冰将会严重影响飞行安全,研究表明具有微纳结构的表面能有效提升其抑冰性能。文中以Ti6Al4V(TC4)为基底材料,采用纳秒脉冲激光制备TC4微结构,利用扫描电子显微镜(SEM)、接触角测量仪和冷台实验装置对样品表面的微观形貌、化学元素组成、润湿性和抑冰性能进行表征。结果表明:其他激光参数一定的情况下,扫描间距为80μm的样品表面的分形维数最高,其值为1.683,表现出优异的抑冰效果。接触角和分形维数大的表面结冰时间延迟。

关键词：纳秒激光微织构 TC4 超疏水抑冰分形维数

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抑冰沥青路面施工要点及成本控制要素研究

黑龙江交通科技 2021年第3期44卷 25-26页

作者：施竹青刘洋李明李宁宁王战伟中交二公局第三工程有限公司陕西西安710018

道路积雪的情况下,路面附着能力降低。是冬季交通事故的主要诱因,为此需要科学有效的路面抑冰技术。橡胶颗粒沥青路面是用橡胶颗粒代替传统路面中的岩石颗粒,从而使路面弹性提高,当路面在低温时能有效抑制路面结冰。针对抑冰沥青路面施... 详细信息

道路积雪的情况下,路面附着能力降低。是冬季交通事故的主要诱因,为此需要科学有效的路面抑冰技术。橡胶颗粒沥青路面是用橡胶颗粒代替传统路面中的岩石颗粒,从而使路面弹性提高,当路面在低温时能有效抑制路面结冰。针对抑冰沥青路面施工,分析其施工要点以及成本控制要素。

关键词：抑冰沥青路面施工要点成本控制