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基本信息

項(xiàng)目名稱(chēng)：
新型自發(fā)熱防凍除冰涂層
小類(lèi)：
能源化工
簡(jiǎn)介：
本發(fā)明主要提供一種復(fù)型功能涂層，以解決飛機(jī)飛行過(guò)程中的冰雪預(yù)防以及自身的及時(shí)有效處理已結(jié)的冰層，使飛機(jī)在飛行過(guò)程中突遇冷水造成結(jié)冰的情況不必迫降，有效提高航空領(lǐng)域的飛行能力，同時(shí)材料無(wú)毒無(wú)害，節(jié)能，達(dá)到節(jié)能省時(shí)環(huán)保方便的目的。
詳細(xì)介紹：
1.發(fā)明目的 隨著社會(huì)的發(fā)展，交通工具也在不斷進(jìn)步，飛機(jī)越來(lái)越成為人們生活的不可或缺的交通工具。但是飛機(jī)在高空飛行時(shí)，機(jī)翼或其它重要部位不可避免會(huì)遭遇冰雪問(wèn)題，本發(fā)明主要提供一種復(fù)型功能涂層，以解決飛機(jī)飛行過(guò)程中的冰雪預(yù)防以及自身的及時(shí)有效處理已結(jié)的冰層，使飛機(jī)在飛行過(guò)程中突遇冷水造成結(jié)冰的情況不必迫降，有效提高航空領(lǐng)域的飛行能力，同時(shí)材料無(wú)毒無(wú)害，節(jié)能，達(dá)到節(jié)能省時(shí)環(huán)保方便的目的。 2.基本思路 本發(fā)明通過(guò)將材料混合制成薄膜，涂于機(jī)身表面，通過(guò)薄膜的作用，減少冰雪及雨水在機(jī)身表面的附著，預(yù)防結(jié)冰，延緩結(jié)冰時(shí)間。涂層中有以碳纖維為主體的通電發(fā)熱層，在發(fā)熱層上方有電氣石涂層，電氣石涂層可在一定的激發(fā)能下在一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)高效釋放遠(yuǎn)紅外線，除去已結(jié)冰層。所以當(dāng)雨雪量比較大時(shí)，在表面會(huì)有殘留水（溫度低時(shí)可能會(huì)形成冰），可以通過(guò)發(fā)熱層發(fā)熱將其處理完全。 3.創(chuàng)新點(diǎn) （1）與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明采用能夠自發(fā)熱的原料即電氣石，電氣石具有顯著的壓電性和熱電性，當(dāng)外界的溫度和壓力有微弱變化時(shí)，其內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，偶極矩發(fā)生變化，即熱運(yùn)動(dòng)使極性分子激發(fā)到更高的能級(jí)，分子向低能級(jí)躍進(jìn)時(shí)向外輻射大量遠(yuǎn)紅外線，提供熱量，提高飛機(jī)機(jī)翼表面的溫度，以達(dá)到防結(jié)冰的目的。 （2）涂層使用新型碳纖維提供熱量并激發(fā)電氣石使其在一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)輻射大量遠(yuǎn)紅外線。 （3）目前飛機(jī)多采用熱的防凍液來(lái)防止結(jié)冰，效率低，對(duì)飛機(jī)自重影響大。而該發(fā)明采用涂層的形式，質(zhì)量小，成本低，減少了飛機(jī)的自重，節(jié)省燃油，延長(zhǎng)飛機(jī)使用壽命，使用方便，可以在飛機(jī)成型后再進(jìn)行涂用。 （4）本發(fā)明節(jié)能，環(huán)保，維護(hù)簡(jiǎn)單，成本低。 4.技術(shù)關(guān)鍵 1）涂層間的相互粘結(jié)和碳纖維的電路連接；2）電氣石的處理，使其更加有效；3）多種功能的物質(zhì)結(jié)合于同一涂層；4）涂層的耐磨性。主要技術(shù)指標(biāo)：1）激發(fā)層所用材料提供的能量；2）電氣石自發(fā)熱的表面溫度；3）自潔層的表面接觸角；4）防凍層與自潔層的結(jié)合。 傳統(tǒng)的飛機(jī)除冰是用飛機(jī)的自加熱系統(tǒng)（一般是熱的防凍劑，機(jī)械外力除冰等），此系統(tǒng)效率低，維修困難，使用受多種條件影響，同時(shí)增加了飛機(jī)的自重和生產(chǎn)過(guò)程的繁瑣工序。 本發(fā)明與傳統(tǒng)的飛機(jī)除冰技術(shù)相比： （1）融合了電氣石自發(fā)熱功能、防凍涂層、自潔疏水涂層等多種物化性能良好的材料，利用它們的優(yōu)良性質(zhì)，將疏水、自潔、自發(fā)熱、防凍材料合理的應(yīng)用在一起，綜合利用了各種材料的優(yōu)良性能，防凍除冰更加高效。 （2）本發(fā)明采用能夠自發(fā)熱的原料電氣石，電氣石具有顯著的壓電性和熱電性，當(dāng)外界的溫度和壓力有微弱變化時(shí)，其內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，偶極矩發(fā)生變化，即熱運(yùn)動(dòng)使極性分子激發(fā)到更高的能級(jí)，分子向低能級(jí)躍進(jìn)時(shí)向外輻射大量遠(yuǎn)紅外線，提供熱量，提高飛機(jī)機(jī)翼表面的溫度，以達(dá)到防結(jié)冰的目的。 （3）目前飛機(jī)多采用熱的防凍液來(lái)防止結(jié)冰，效率低，對(duì)飛機(jī)自重影響大。而該發(fā)明采用涂層的形式，質(zhì)量小，成本低，減少了飛機(jī)的自重，節(jié)省燃油，延長(zhǎng)飛機(jī)使用壽命，使用方便，可以在飛機(jī)成型后再進(jìn)行涂用。 （4）本發(fā)明效率更高，可循環(huán)使用，涂層綠色環(huán)保，節(jié)約能源，維護(hù)簡(jiǎn)單。 （5）可以在多種條件下使用，受天氣等原因影響較小，最重要的是可以隨時(shí)使用、效率高。 本發(fā)明設(shè)計(jì)原理示意圖 參考文獻(xiàn) [1] 張玲潔等.《熱處理對(duì)電氣石遠(yuǎn)紅外比輻射率的影響》.陶瓷學(xué)報(bào),2009,30(3) ,286-289； [2] 廖忠禮,莫宣學(xué)等.《藏南過(guò)鋁花崗巖中電氣石的礦物化學(xué)特征及成因意義》.現(xiàn)代地質(zhì)，2007,21(2), 291-295. [3]屈倩倩. 河南盧氏鋰電氣石及紅外輻射性能研究，中國(guó)優(yōu)秀碩士論文，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）, 2010; [4] 吳稼祺等.《尖晶石/電氣石復(fù)合紅外輻射材料制備與研究》.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009,31(4),22-24: [5]董發(fā)勤、何登良.《電氣石的環(huán)境功能屬性及應(yīng)用》.中國(guó)科技論文在線. [6]冀志江.電氣石自極化及應(yīng)用基礎(chǔ)研究, 中國(guó)博士學(xué)位論文.中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院, 2003.

作品圖片

  • 新型自發(fā)熱防凍除冰涂層

作品專(zhuān)業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

1.目的 飛機(jī)在高空飛行時(shí)，機(jī)翼或其它重要部位不可避免會(huì)遭遇冰雪問(wèn)題，本發(fā)明是一種復(fù)型功能涂層，解決飛機(jī)飛行過(guò)程中的冰雪處理，使飛機(jī)在飛行過(guò)程中突遇冷水造成結(jié)冰的情況不必迫降，有效提高續(xù)航時(shí)間 2.基本思路 將材料混合制成薄膜，涂于機(jī)身表面，減少冰雪及雨水在機(jī)身表面的附著，預(yù)防結(jié)冰。涂層中有以碳纖維為主體的通電發(fā)熱層，在發(fā)熱層上方有電氣石涂層，電氣石涂層可在一定的激發(fā)能下在一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)高效釋放遠(yuǎn)紅外線，除去已結(jié)冰層。 3.創(chuàng)新點(diǎn) （1）本發(fā)明采用能夠自發(fā)熱的電氣石，電氣石具有顯著的壓電性和熱電性，當(dāng)外界的溫度和壓力有微弱變化時(shí)，其內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，偶極矩發(fā)生變化，即熱運(yùn)動(dòng)使極性分子激發(fā)到更高的能級(jí)，分子向低能級(jí)躍進(jìn)時(shí)向外輻射大量遠(yuǎn)紅外線，提供熱量，提高飛機(jī)機(jī)翼表面的溫度，以達(dá)到防結(jié)冰的目的。 （2）涂層使用新型碳纖維提供熱量并激發(fā)電氣石使其在一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)輻射大量遠(yuǎn)紅外線。 （3）該發(fā)明采用涂層的形式，質(zhì)量小，成本低，減少了飛機(jī)的自重，節(jié)省燃油，延長(zhǎng)飛機(jī)使用壽命，使用方便，可以在飛機(jī)成型后再進(jìn)行涂用。 （4）本發(fā)明節(jié)能，環(huán)保，成本低。 4.技術(shù)關(guān)鍵 1）涂層間的相互粘結(jié)和碳纖維的電路連接；2）電氣石的處理，使其更加有效；3）多種功能的物質(zhì)結(jié)合于同一涂層；4）涂層的耐磨性。主要技術(shù)指標(biāo)：1）激發(fā)層所用材料提供的能量；2）電氣石自發(fā)熱的表面溫度；3）自潔層的表面接觸角；4）防凍層與自潔層的結(jié)合。

科學(xué)性、先進(jìn)性

本發(fā)明與傳統(tǒng)的飛機(jī)除冰技術(shù)相比： （1）融合了電氣石自發(fā)熱功能、防凍涂層、自潔疏水涂層等多種物化性能良好的材料，利用它們的優(yōu)良性質(zhì)，將疏水、自潔、自發(fā)熱、防凍材料合理的應(yīng)用在一起，綜合利用了各種材料的優(yōu)良性能，防凍除冰更加高效。 （2）本發(fā)明采用能夠自發(fā)熱的原料電氣石，電氣石具有顯著的壓電性和熱電性，當(dāng)外界的溫度和壓力有微弱變化時(shí)，其內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，偶極矩發(fā)生變化，即熱運(yùn)動(dòng)使極性分子激發(fā)到更高的能級(jí)，分子向低能級(jí)躍進(jìn)時(shí)向外輻射大量遠(yuǎn)紅外線，提供熱量，提高飛機(jī)機(jī)翼表面的溫度，以達(dá)到防結(jié)冰的目的。 （3）目前飛機(jī)多采用熱的防凍液來(lái)防止結(jié)冰，效率低，對(duì)飛機(jī)自重影響大。而該發(fā)明采用涂層的形式，質(zhì)量小，成本低，減少了飛機(jī)的自重，節(jié)省燃油，延長(zhǎng)飛機(jī)使用壽命，使用方便，可以在飛機(jī)成型后再進(jìn)行涂用。 （4）本發(fā)明效率更高，可循環(huán)使用，涂層綠色環(huán)保，節(jié)約能源，維護(hù)簡(jiǎn)單。 （5）可以在多種條件下使用，受天氣等原因影響較小，最重要的是可以隨時(shí)使用、效率高。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

無(wú)

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

暫時(shí)無(wú)轉(zhuǎn)讓

作品可展示的形式

樣品

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

近幾年，我國(guó)開(kāi)始了大飛機(jī)計(jì)劃，我國(guó)的航空工業(yè)有了質(zhì)的躍進(jìn)，乘客乘坐飛機(jī)出行比率逐年快速增加，因此就更加有必要提高飛機(jī)安全性能，國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)有著很大的發(fā)展空間。而且此涂層使用范圍廣，例如，飛機(jī)機(jī)翼和在飛機(jī)的防凍除冰方面一直沒(méi)有效果良好的解決方法，因此市場(chǎng)上一些關(guān)鍵部位，在易結(jié)冰條件下工作的設(shè)備，也可以用在一些寒冷地區(qū)的建筑上，同時(shí)此涂層，每一層可以獨(dú)立使用，即在不同的條件下，可以按需要有選擇性的使用不同的功能涂層。

同類(lèi)課題研究水平概述

過(guò)去檢查機(jī)翼是否結(jié)冰，一般采用觸摸的方法檢查，但是，這種檢查方法比較麻煩。現(xiàn)在，F(xiàn)AA已同意用目視檢查的方法代替觸摸檢查方法。這種方法有時(shí)在燈光條件差的夜間，也存在許多困難。目前美國(guó)聯(lián)邦航空局采取了許多積極措施，諸如使用結(jié)冰探測(cè)器、黑條試驗(yàn)、機(jī)翼冰污染時(shí)起飛抬頭技術(shù)等等。并批準(zhǔn)用于ATR運(yùn)輸機(jī)的新的除冰裝置，計(jì)劃用這種裝置調(diào)研其他渦輪螺槳支線飛機(jī)的結(jié)冰特性，新的除冰裝置能覆蓋機(jī)翼12.5%平均空氣動(dòng)力弦，是以前除冰面積的兩倍，試驗(yàn)表明，新除冰裝置能有效地防止副翼前部狹長(zhǎng)隆起帶結(jié)冰。 機(jī)結(jié)冰是造成飛機(jī)飛行事故的重要原因之一。事實(shí)證明只是依靠飛機(jī)機(jī)載防\除冰系統(tǒng)不能完全解決飛機(jī)結(jié)冰帶來(lái)的飛行安全隱患,其根本原因是防\除冰系統(tǒng)并不能百分之百地防止飛機(jī)結(jié)冰或者消除已經(jīng)結(jié)的冰,導(dǎo)致飛機(jī)會(huì)出現(xiàn)帶冰飛行的情況。 目前，一些傳統(tǒng)的有效的消冰方法至今仍在使用，像充氣靴，電熱冰防護(hù)和引入噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)熱氣的熱除冰等。 在早期的對(duì)冷凍點(diǎn)抑制的冰防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，曾經(jīng)研究過(guò)向表面滲透一種防凍液體，像與水混合的乙二醇等的方法。但這種方法的明顯的局限性是飛機(jī)上液體的供應(yīng)量限制了防冰時(shí)間的延長(zhǎng)。 在飛機(jī)的預(yù)防冰凍及高效除冰方便，一直沒(méi)有能從根本上解決，所以研發(fā)一種新的除冰方法是很有必要的。 經(jīng)查閱資料獲悉，國(guó)內(nèi)或者有些國(guó)家對(duì)飛機(jī)結(jié)冰的處理只是停留在簡(jiǎn)單的機(jī)械手法上；還有用大型電暖扇供熱與風(fēng)干結(jié)合的方法，但是這種方法工作量大，高耗能而且效率低經(jīng)常延誤航班。 再者，有專(zhuān)業(yè)人士運(yùn)用了較先進(jìn)的電子感應(yīng)系統(tǒng)，提高了結(jié)冰的預(yù)警性能，但是僅僅停留在預(yù)警上，沒(méi)有給出如何去解決尤其是及時(shí)快速解決問(wèn)題的方法。
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