一种多层结构的自愈性防冰涂层结构的制作方法

本实用新型主要涉及防冰涂层相关技术领域，具体是一种多层结构的自愈性防冰涂层结构。

背景技术：

自愈性防冰涂层优秀的防冰能力是人类社会在高寒地区进行生产活动所急需的一项技术。目前，国内外主要通过模仿箭毒蛙皮肤、猪笼草等动植物的特殊防冰结构以及提取某些植物体内特有防冻蛋白来构建自愈性防冰涂层。

常见的防冰涂层主要包括三类，即超疏水表面防冰涂层，滑动润滑防冰涂层以及自愈性防冰涂层。前两者在实际运用存在明显的缺陷。超疏水涂层脆弱的表面粗糙结构，在防冰过程中极易遭到破坏，导致防冰效率下降；滑动润滑涂层表面较低的冰粘附力，可能导致覆冰在风力等因素的干扰下滑落，引发安全事故。相对而言，自愈性防冰涂层具有持久的防冰能力，其表面结构在受到破坏以后能够迅速的自行修复，保持防冰的能力。但现有的自愈性防冰涂层主要通过模仿动植物的特殊防冰结构以及提取某些植物体内特有防冻蛋白来构建，结构非常复杂，且不能如动植物一般自行分泌维持防冰能力所需要的物质，因此防冰能力的延续需要较多的后续维护工作。

技术实现要素：

为解决目前技术的不足，本实用新型结合现有技术，从实际应用出发，提供一种多层结构的自愈性防冰涂层结构，其可以用于如航空领域中，飞机蒙皮等需要防冰的场所使用，本防冰涂层结构的防冰功能可自动维持，其具有结构简单，制备工艺流程简洁，后期维护工作少的优点。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种多层结构的自愈性防冰涂层结构，包括：自下而上依次设置的普通绝缘层、普通金属层、多孔超亲水绝缘层、多孔超疏水金属层以及直流电压源；所述普通金属层与所述多孔超疏水金属层分别接所述直流电压源的正负两极。

普通绝缘层负责将涂层固定至基底材料表面，并防止基底材料对涂层自愈性防冰功能的干扰，多孔超亲水绝缘层对上下金属层进行隔离，并吸附部分渗入多孔超疏水金属层的液体，使之与普通金属层接触，在电路导通后能够使液体瞬间蒸发，避免结冰。

进一步的，所述普通金属层为铜层。铜层电阻低、传热性好，能够确保低电压下产生高热量。

进一步的，所述多孔超疏水金属层为铬层。铬层电阻高、传热性差，避免过高的热量对超疏水表面造成破坏。

进一步的，所述直流电压源与多孔超疏水金属层之间的电路中；

或者，所述直流电压源与普通金属层之间的电路中接入有作为电流回路接通提示器的灯珠。通过设置灯珠作为电路导通的提示。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型所提供的防冰涂层结构，结构简单，制备工艺流程简洁，并且后续的维护工作较少；涂层的防冰功能可自动维持，不需要防冰时，电源断开；可能结冰前，电源自动接通，开启防冰；结冰隐患排除后，电源自动断开，实用性强。

2、本实用新型所提供的防冰涂层结构，普通金属层由电阻低、传热性好的铜组成，确保在低电压下产生高热量；多孔超疏水金属层由电阻高、传热性差的铬组成，避免过高的热量对超疏水表面造成破坏，能够进一步提高本防冰涂层的性能。

3、本实用新型通过在电路中增加灯珠作为电流回路接通的提示器，能够直观的观察到电路导通情况，以方便本防冰涂层的使用。

附图说明

附图1为本实用新型的防冰涂层结构示意图；

附图2为本实用新型的防冰涂层原理结构图一；

附图3为本实用新型的防冰涂层原理结构图二。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

一种多层结构的自愈性防冰涂层，如图1所示。涂层至下而上分别为普通绝缘层1，普通金属层2，多孔超亲水绝缘层3以及多孔超疏水金属层4。普通绝缘层1负责将涂层固定至基底材料表面，并防止基底材料对涂层自愈性防冰功能的干扰。普通金属层2与多孔超疏水金属层4分别接直流电压源5的正负两极。前者由电阻低、传热性好的铜组成，确保在低电压下产生高热量；后者由电阻高、传热性差的铬组成，避免过高的热量对超疏水表面造成破坏。多孔超亲水绝缘层3对上下金属层进行隔离，并吸附部分渗入多孔超疏水金属层4的液体，使之与普通金属层2接触。此外，电路中接入一只小灯珠6作为电流回路接通的提示器。

本实用新型的涂层防冰原理如下：

自愈性防冰涂层的防冰原理如图2、3所示。多孔超疏水金属层4与微电极相结合的自愈性防冰涂层。该涂层在倾斜角度较大的基底材料表面，利用超疏水金属层表面的小滚动角，使液滴在自身重力的作用下直接滚落(图2所示)。当基底材料表面倾斜角度较小，液滴不能直接滚落时，液滴可以渗入超疏水表面的多孔结构，穿透多孔超亲水绝缘层3与普通金属层2接触构成闭合电流回路，小灯珠6亮起，普通金属层2瞬间产生的热量使液滴蒸发(图3所示)。液滴蒸发以后，电流回路断开，小灯珠6熄灭，涂层自动恢复至初始状态。

综上可知，本实用新型涂层的防冰功能可自动维持，不需要防冰时，电源断开；可能结冰前，电源自动接通，开启防冰；结冰隐患排除后，电源自动断开。

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