微纳米粒子自组装可变形涂层制备及防冰特性研究

Icing accretion can not be avoided on the land and during the flight process of aircraft. The flight performance and the weight of the aircraft will be affected by the icing accretion. Therefore,the investigations on anti-icing techniques are very important. The proposed project will present a new method to prepare icephobic coating, it will offer a new idea to the anti-icing problems. In this project, the influence of surface superstructures on the icing accretion will be analyzed according to theoretical method, simulation and experiments. Moreover, the connection between hydrophobic surface and anti-icing performance will be established. The project will also focus on the critical condition and mechanism for failure of anti-icing on the hydrophobic surface. Finally, a theoretical model will be built to study the effect of deformation of coating on removing ice, the efficiency of this method will be evaluated by experiments. The deformable coating with self-orgnized nanoparticles will not only contribute to the civil aircraft, but also help the anti-icing of other facilities.

当飞机在地面和空中暴露在水汽环境中时，极易发生结冰现象，会对其气动外形和飞行重量产生较大影响，所以，对飞机表面防除冰技术的研究十分重要。本项目拟针对飞机表面覆冰层产生的特点和条件，提出新型的防冰涂层制备方法，为解决表面结冰问题提出新的解决思路。本项目将通过对微纳米粒子自组装所形成的具有微结构的疏水表面的理论建模、模拟和试验相结合的手段，分析表面微结构对防冰特性的影响，建立疏水特性与防冰特性的定量联系；更进一步利用模拟和试验手段，对疏水表面防冰失效产生的作用机制和失效条件进行深入研究。在此基础上，拟通过理论和实验方法开展通过涂层自身变形实现除冰的方法研究，以对其作用机理和实现效率进行深入的分析。这种微纳米粒子自组装可变形涂层的研究不仅可为我国民机提供理论支持和技术储备，还可以为其他设施的防冰问题提供借鉴。

当飞机在地面和空中暴露在水汽环境中时，极易发生结冰现象，会对其气动外形和飞行重量产生较大影响，所以，对飞机表面防除冰技术的研究十分重要。本项目针对飞机表面覆冰层产生的特点和条件，提出了新型的防冰涂层制备方法。项目研究中对微纳米粒子自组装所形成的具有微结构的疏水表面通过模拟和试验相结合的手段，分析了表面涂层对防冰特性的影响，建立疏水特性与防冰特性的联系。通过本项目的研究，我们获得了微纳米粒子自组装涂层的工艺制备方法，获得了制备超疏水涂层的关键参量，如粒子尺寸及涂覆次数等。制备的超疏水涂层在低温条件下的多种表面上具有良好的防除冰效果，且在多个结冰-解冻往复循环试验中涂层都未被破坏，具有一定的稳定性。我们还采用多物理场模拟方法对结冰发生的位置起始点等进行了预测，与试验结果非常接近。此外，对具有宏观翼型的表面尤其是机翼前缘我们也进行了结冰过程模拟，获得了结冰的机翼翼面形状。本项目的研究成果不仅可应用于飞机表面，还为其他设施的防冰除冰问题提供了新方法。