超疏水仿生水泥混凝土路面防覆冰技术及效能评价

通过微纳米路表构建与超疏水材料涂覆技术相结合,制备了超疏水仿生水泥混凝土路面模型试件;开展超疏水材料涂覆技术研究,分析总结其制备工艺;采用自行设计的"冰-路"附着强度测试装置进行防覆冰性能测试,同时开展接触角测量试验、路面表面能计算及耐久性试验,综合评价超疏水仿生水泥混凝土路面的疏水、防冰效能。结果表明:超疏水水泥混凝土试件表面冰的残留率为29.9%,是普通试件的1/3左右,间接反映了超疏水路面具有较好的疏冰性能;与普通试件的接触角0°相比,超疏水水泥混凝土试件的接触角为153.5°,达到超疏水状态;表面能计算表明超疏水材料的作用降低了路面表面能,仅为普通水泥路面的3.4%,进一步验证了超疏水水泥混凝土路面可显著降低"冰-路"附着强度;通过模拟轮胎与路面的摩擦作用,接触角依然在90°以上,表明超疏水路面耐久性良好。     

沥青路面超疏水抗凝冰材料研究进展

超疏水材料作为一种具有特殊表面性质的新型智能仿生材料,因其优良的疏水防冰性能,已广泛应用于航天、电力等领域,但在公路交通领域尚处于探索研究阶段.沥青路面超疏水抗凝冰材料属于主动抑冰融雪技术,能够延缓道路结冰,降低冰层与路面间的黏附力,为冬季沥青路面的疏水防冰提供新思路.目前,沥青路面超疏水材料抗凝冰理论及技术尚不成熟,主要通过加入低表面能材料和提高表面粗糙度两种方式构建超疏水表面,从而缩短液滴与界面接触时间、降低凝固点、延迟结冰时间以及降低冰层与基质表面的粘结力,从而达到疏水防冰的目的.路用超疏水材料主要包括疏水型融雪抑冰材料和抗覆冰超疏水涂层材料两种.沥青路面超疏水涂层承受复杂外界因素的综合作用,其耐磨性、长期疏水防冰性能受到广大研究学者的关注.本文介绍了"冰-路"界面粘结机理;按加载方式将"冰-路"粘结强度测试方法分为直接拉拔法、离心力法、冲击法、间接拉伸法、剪切应力法等.超疏水材料的长效性问题主要表现为机械稳定性和耐磨性应用效果不佳.沥青路面表面结构复杂,影响因素众多,从实际工程应用来看,沥青路面超疏水抗凝冰材料的制备技术、评价方法和工程应用长效性仍需进一步研究.本文归纳了沥青路面超疏水抗凝冰材料的研究进展,分别对超疏水材料抗凝冰理论、沥青路面超疏水材料制备方法、沥青路面超疏水涂层处治技术、超疏水涂层抗凝冰性能测试方法和超疏水材料长效性等方面进行了介绍,分析了沥青路面超疏水抗凝冰材料面临的问题并展望了其前景,以期为制备耐久、环境友好的新型沥青路面超疏水抗凝冰材料提供参考.     

超疏水涂层防覆冰技术研究进展

覆冰现象时刻威胁着电力系统的安全运行,过去几十年里,研究人员采用各种措施来预防电力设备表面覆冰,但这些措施都无法从根本上解决该问题。超疏水涂层由于具有独特的微纳米结构及低表面能物质,在低温环境下,能够延缓结冰且降低表面的冰附着力。从超疏水涂层的防覆冰机理入手,重点综述国内外超疏水涂层防覆冰的实验研究现状,并将影响防覆冰性能的因素分为环境因素和基底因素,分析当前方案的局限性,同时阐述提高超疏水涂层机械鲁棒性的设计与制备方面的最新进展,最后提出超疏水涂层在电力系统应用中存在的问题以及未来的发展方向。该综述有助于研究人员建立评估超疏水涂层的防覆冰性能的试验规范,并推进超疏水涂层防覆冰技术在电力系统中的应用。     

多功能疏水/超疏水复合涂层的制备及其防覆冰性

防覆冰现已成为飞机结构、输电线路、制冷器械等设备上亟待解决的问题.对自主研发的三种疏水/超疏水复合涂层的防覆冰特性进行了综合对比研究,重点分析了各涂层在机械耐久性及超低温条件下除冰性的优势.测试结果表明:底漆-面漆复合超疏水涂层具备较优异的机械耐久性,在磨耗仪250 g载荷下磨耗40次后及冻融循环100次后冰剪切强度均...     

超疏水涂层除冰/防冰性能研究进展

超疏水表面具有自清洁、非润湿等特性,可潜在的用作防冰/除冰材料。从超疏水涂层的制备方法和有关除冰/防冰方面研究的角度综述了超疏水涂层在除冰/防冰方面的研究新进展,并对超疏水涂层防冰/防冰未来的研究发展进行展望。     

超疏水材料防冰研究进展

在结冰条件下,除去飞机表面的冰、霜、雪等污染物,是确保航空安全的基础。传统方法存在能耗大、效率低、环境污染等问题,其应用受到一定的限制。启示于自然界"荷叶效应"的超疏水材料具有微纳米结构和低表面能特性,其在飞机除防冰领域有着广阔的应用前景。综述了超疏水材料防冰研究进展,包括表面疏水、减小冰附着力和提升防冰时间等。超疏水材料要在飞机上应用,除了要构建特殊的微纳米结构和低表面能特性外,还要满足飞机涂料的适航性。     

溶胶凝胶法铝基超疏水表面的制备及其防覆冰性能

利用溶胶凝胶法(Sol-Gel)在铝基体上制得超疏水表面,并用自制的基于二级制冷方式的材料样品结冰状况实时采集控制系统对单个水滴进行定量定性防覆冰测试。使用红外光谱仪、扫描电镜对表面形貌及结构进行表征。制得的超疏水表面静态接触角高达169.17°,滚动角3~5°,具有极好的超疏水性和低粘附力。防覆冰实验显示超疏水铝片经过65 min,在-8.3℃时才结冰,比未经过处理的普通铝片结冰时间延长了52 min,温度也要低4.2℃,显示出优异的抗结冰性能。为超疏水在防覆冰领域的应用提供了一定的参考价值。     

仿生超疏水表面的发展及其应用研究进展

受自然界荷叶 “出淤泥而不染”的启发, 超疏水现象引起了研究者广泛的关注, 并成功制备了人工超疏水表面。本文对典型的仿生超疏水材料进行梳理, 并针对近期研究成果进行了综述, 对超疏水涂层的诸多制备方法作了优缺点总结和评述, 概述了超疏水涂层在自清洁、防覆冰、耐腐蚀和油水分离领域的应用研究现状, 尤其对超疏水防覆冰的机理及实现方式作了总结分析, 剖析了现阶段超疏水研究过程中面临的挑战, 展望了未来的发展趋势, 希望为超疏水涂层在工程领域的应用研究提供参考。     

防覆冰涂层设计制备及性能研究

介绍了固体表面覆冰及防覆冰机理、防覆冰涂层的制备与表征、防覆冰表面制备的技术难点,并展望了超疏水防覆冰涂层和复合涂层防覆冰在涂料等行业中的应用。     

输变电导线覆冰事故及形成机理分析

输变电导线覆冰事故给人民生产生活造成严重损害,因此对导线覆冰机理的分析以及防除冰技术的研究就显得尤为重要。本文回顾了国内外典型的导线覆冰灾害及导线覆冰后可能引发的三类事故,介绍了导线覆冰的种类和性质,分析了导线覆冰的热力学过程和机理,总结了四种典型导线覆冰数学模型的优缺点,探讨了导线防除冰技术现状及发展趋势。     

Design and development of anti-icing textile surfaces

An anti-icing material can be created by mimicking one of nature’s best known performances superhydrophobicity that is observed at many plant leaves. The anti-icing properties of a superhydrophobic surface depend on the surface morphology as well as the surface tension of the substrate. This implies that both the chemistry and the topography of the anti-icing coating material are important. Therefore, the relationship between the anti-icing properties and the morphology of a superhydrophobic surface should be understood and the study has to be extended beyond the bio-inspired superhydrophobic properties of the materials to similar properties toward ice. In this research, fluorosilane-treated superhydrophobic textile nonwoven fabric is prepared via wet-processing, and the anti-icing properties of the surface are observed and compared to those of three controls: an untreated fabric, a fluorosilane-treated smooth surface, and an untreated film. In order to evaluate anti-icing properties of superhydrophobic surfaces, super-cooled water was dropped on the surface of the prepared superhydrophobic fabric and all three controls. In addition, water drops were deposited on a superhydrophobic surface and the controls, and then the samples along with water drops were placed in a freezer to make the water drops completely freeze. After the samples were removed from the freezer, they were placed on a plate inclined at 45° to compare the ice removal process of the superhydrophobic surface with those of the controls. It was found that a superhydrophobic surface, which was created by combining low surface energy and micro/nano rough structures, could provide anti-icing properties to the surface.     

超疏水沥青混凝土抗凝冰性能及评价

引入超疏水设计理念,制备了具有超疏水抗凝冰性能的沥青混凝土试件。通过模拟试验和理论分析相结合,开展了超疏水沥青混凝土抗凝冰性能研究,测定了普通试件及超疏水试件抗凝冰性能差异,分析了不同工况下超疏水沥青混凝土试件的抗凝冰性能。通过接触角测定及表面能计算,评价了超疏水沥青混凝土的防冰、疏冰性能。结果表明,超疏水沥青混凝土可有效促进液滴滚落,滚落率高达80%。通过自行设计的落锤冲击试验间接测定了超疏水沥青混凝土试件的"冰-路"附着力,仅为普通沥青混凝土试件的38.5%。基于不同工况,降雪环境下超疏水沥青混凝土试件冰的残留率最低。接触角试验和表面能计算表明,超疏水沥青混凝土的表面能为1.97mJ/m2,仅为普通沥青混凝土的5.1%,体现了良好的抗凝冰性能。     

Superhydrophobicity vs. Ice Adhesion: The Quandary of Robust Icephobic Surface Design

The mesoscale, multitier texture of the lotus leaf has served as an inspiration to fabricate surface designs with controllable superhydrophobic properties, targeting a broad range of applications. The choice of material for such designs is directly related to surface performance, in particular under adverse and realistic conditions. Due to its importance in many applications, here aluminium is employed as a material platform and identify key porous hierarchical textures, yielding extraordinary impalement‐resistant behavior: Droplet repellency is demonstrated consistently for water impact velocities up to 12 m s⁻¹ (extreme Weber number, We ≈ 3500). Despite impressive superhydrophobic behavior, if ice forms on such surfaces, ice adhesion is markedly stronger than on less hydrophobic alumina nanotube array structures. In a departure from the findings of the well‐accepted shear stress‐based ice adhesion criterion, a deviation between decreasing ice adhesion strength and increasing hydrophobicity is observed. This is explained with ice adhesion mechanism, depending strongly on the applied stress field orientation and the respective effective ice–substrate contact area. Our results indicate that ice adhesion criteria for the performance of icephobic surfaces should account for the simultaneous presence of shear and tensile stresses, instead of shear stresses alone.     

低影响开发(LID)透水砖铺装系统的研究进展

透水砖铺装系统是现阶段我国海绵城市建设中重要的透水铺装系统技术之一。为了充分认识该领域已有的应用和研究成果,开展更深入的透水铺装系统技术探索和应用研究,对透水砖铺装系统的国内外应用和研究现状进行了分析总结。简述了透水铺装材料的分类和特点,分析了国内外应用情况,分别对混凝土透水砖、陶瓷透水砖、砂基透水砖的国内外研究现状进行了评述。最后指出现阶段研究存在的问题,并提出了建议和展望。     

普鲁士蓝/氟化超支化聚氨酯复合涂层材料及其光热转换超疏水性能

首先制备氟化超支化聚氨酯(FHPU),然后与具有光热转化功能的普鲁士蓝(PB)纳米粒子复合,得到光热转换功能的PB/FHPU超疏水防结冰复合涂层材料。利用FTIR、TGA和DSC等测试分析了FHPU和PB/FHPU超疏水防结冰复合涂层材料的结构及性能,通过光热转换实验证明了复合涂层材料出色的光热性能;深入探究了PB纳米粒子的添加量对复合涂层材料表面性质和光热转化性能的影响。结果表明,当PB质量占FHPU的13%时,复合涂层材料可形成具有微纳结构的复合涂层,涂层表面最大接触角达157°,滚动角为1.8°。同时,该涂层在808 nm激光照射下10 s内温度可升高78.1℃,最高温度达到148.7℃。因而,光热转换功能性超疏水防结冰复合涂层材料具有良好的疏水、防结冰性能。      

超疏水表面抗结冰性能研究进展

阐述了近期国内外对超疏水表面抗结冰的研究进展,以期弄清这种特殊浸润性表面的抗结冰性能。发现必须根据超疏水表面的微结构类型判断其能否抗结冰,而不能只依据接触角进行笼统的判断。有些超疏水表面,其抗结冰能力随着结冰-融冰循环次数的增加而下降。在低温高湿条件下,很多超疏水表面的抗结冰能力会因水蒸气在表面微纳结构的间隙内冷凝而恶化.因此,设计机械强度高的超疏水表面(耐结冰融冰循环)、或能使冷凝水滴在其上自迁移的新型超疏水表面、或者简单地在固体表面沉积一层光滑牢固的疏冰涂层,或许是制备持久抗结冰表面的现实、可靠选择。     

刚柔复合式路面裂缝反射预防技术研究进展

为系统掌握国内外有关刚柔复合式路面裂缝反射预防技术的研究现状,通过调查现有层间裂缝防治材料的设计思路、性能试验、应用效果,评述针对旧水泥混凝土路面加铺层裂缝反射预防材料的优缺点,总结现有裂缝反射预防技术存在的问题及发展趋势。结果表明:国内外全幅式、条带式裂缝预防技术已经应用颇多,取得了一定的效果,但关于裂缝反射预防材料的技术规范相对缺乏,条带式-复合型裂缝预防措施将在未来道路工程中常态化应用。现浇、条带式应力吸收带在抗拉性能、经济方面效果较好,可在未来旧水泥混凝土路面加铺沥青层时参考应用。     

耐久可拉伸超疏水材料的构建及应用研究进展EI北大核心

可拉伸超疏水材料能大幅度提升疏水材料的力学性能,在未来科技产品中应用潜力极大。可拉伸超疏水材料制备方法分为弹性材料的使用、可拉伸结构的设计、弹性材料与可拉伸结构的结合。本文分析了各类制备方法的原理及优缺点,总结了提高可拉伸超疏水材料耐久性的有效措施,阐述了可拉伸超疏水材料在柔性传感器、新兴电子设备、医疗防护、液相混合物纯化、微液滴控制领域的应用原理及特点。现有可拉伸超疏水材料尚面临耐久性能不足、制备成本高、工艺复杂等问题,研究应聚焦于材料体系的进一步开发、拉伸原理的完善以及新技术新工艺的引入。未来的发展方向是轻薄、柔性、绿色环保、智能化和精细化。