CN113597032A - 一种兼容隐身防覆冰材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种兼容隐身防覆冰材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113597032A
CN113597032A CN202110913572.9A CN202110913572A CN113597032A CN 113597032 A CN113597032 A CN 113597032A CN 202110913572 A CN202110913572 A CN 202110913572A CN 113597032 A CN113597032 A CN 113597032A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
insulating
patterned
heat
icing material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110913572.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113597032B (zh
Inventor
陈华伟
刘晓林
陈济琛
朱彦曈
赵泽辉
王泽林澜
占潇洋
马峥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beihang University
Original Assignee
Beihang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beihang University filed Critical Beihang University
Priority to CN202110913572.9A priority Critical patent/CN113597032B/zh
Publication of CN113597032A publication Critical patent/CN113597032A/zh
Priority to US17/695,928 priority patent/US20230050236A1/en
Application granted granted Critical
Publication of CN113597032B publication Critical patent/CN113597032B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/04—Sources of current
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/16—Antifouling paints; Underwater paints
    • C09D5/1693—Antifouling paints; Underwater paints as part of a multilayer system
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04—Coating
    • C08J7/042—Coating with two or more layers, where at least one layer of a composition contains a polymer binder
    • C08J7/0423—Coating with two or more layers, where at least one layer of a composition contains a polymer binder with at least one layer of inorganic material and at least one layer of a composition containing a polymer binder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/22—Expanded, porous or hollow particles
    • C08K7/24—Expanded, porous or hollow particles inorganic
    • C08K7/28—Glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D109/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
    • C09D109/06—Copolymers with styrene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D175/00—Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04—Polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/30—Camouflage paints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/70—Additives characterised by shape, e.g. fibres, flakes or microspheres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C14/042—Coating on selected surface areas, e.g. using masks using masks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/20—Metallic material, boron or silicon on organic substrates
    • C23C14/205—Metallic material, boron or silicon on organic substrates by cathodic sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
    • H05B3/145—Carbon only, e.g. carbon black, graphite
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
    • H05B3/265—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base the insulating base being an inorganic material, e.g. ceramic
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0073—Shielding materials
    • H05K9/0081—Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/08—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain an anti-friction or anti-adhesive surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/12—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain a coating with specific electrical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/50—Multilayers
    • B05D7/56—Three layers or more
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D15/00—De-icing or preventing icing on exterior surfaces of aircraft
    • B64D15/12—De-icing or preventing icing on exterior surfaces of aircraft by electric heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2363/00—Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2409/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
    • C08J2409/06—Copolymers with styrene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2475/00—Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
    • C08J2475/04—Polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2483/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Derivatives of such polymers
    • C08J2483/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/001—Conductive additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
    • H05B2203/005—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements using multiple resistive elements or resistive zones isolated from each other
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/013—Heaters using resistive films or coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/017—Manufacturing methods or apparatus for heaters
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2214/00—Aspects relating to resistive heating, induction heating and heating using microwaves, covered by groups H05B3/00, H05B6/00
    • H05B2214/02—Heaters specially designed for de-icing or protection against icing
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2214/00—Aspects relating to resistive heating, induction heating and heating using microwaves, covered by groups H05B3/00, H05B6/00
    • H05B2214/04—Heating means manufactured by using nanotechnology

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Road Paving Structures (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

本发明属于功能材料技术领域，特别涉及一种兼容隐身防覆冰材料及其制备方法和应用。本发明提供的兼容隐身防覆冰材料，包括依次层叠设置的绝缘隔热层、图案化加热层、绝缘导热层和疏水层；所述图案化加热层具有图案化镂空结构。在本发明中，图案化加热层有利于使一部分电磁波在图案化镂空结构中产生涡旋电流和谐振而被兼容隐身防覆冰材料吸收，一部分电磁波发生自由绕射，有利于缩减雷达散射截面；同时，施加电流时可以快速均匀产热，达到电热防冰、除冰的效果。本发明通过各结构的协同作用，有利于使兼容隐身防覆冰材料的等效阻抗波与空气的阻抗波接近一致，减少电磁波的反射率、提高电磁波的透射率，保证防覆冰效果条件下实现电磁波隐身。

Description

一种兼容隐身防覆冰材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于功能材料技术领域，特别涉及一种兼容隐身防覆冰材料及其制备方法和应用。
背景技术
飞机结冰是指飞机在大气中飞行时，其部件表面上积聚了冰层的现象。飞机结冰可能发生在机翼、尾翼、发动机进气道前缘、风挡玻璃以及仪器传感头等部位，是引起飞行事故的重要原因，飞机防覆冰能力已成为衡量飞机全天候飞行性能的重要指标。隐身飞行器(隐身飞机)需要极低的雷达散射截面(RCS)，要求飞机表面需要低电导率、高介电损耗或高磁损耗的吸波材料或吸波体结构，隐身飞行器同样有对机身防覆冰的迫切需求。
但是，传统防覆冰材料中，热气防冰方法温度高达200～300℃，吸波涂层及吸波体结构均无法承受200～300℃的高温；电加热方式采用金属丝加热膜对电磁波的强反射作用极大影响隐身效果；单纯依靠超疏水的被动防覆冰方法无法实现飞行条件下的彻底防覆冰。因此，目前尚无兼容隐身的防覆冰技术，限制了隐身飞机的全天候安全飞行能力。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种兼容隐身防覆冰材料，本发明提供的兼容隐身防覆冰材料具有雷达散射截面低、防覆冰性能优异的特点。
为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种兼容隐身防覆冰材料，包括依次层叠设置的绝缘隔热层、图案化加热层、绝缘导热层和疏水层；所述图案化加热层具有图案化镂空结构；
所述图案化加热层的厚度为20～400μm。
优选的，所述绝缘隔热层的材质包括聚酰亚胺、玻璃纤维、空心玻璃微球、硅橡胶和聚氨酯中的一种或多种；所述绝缘隔热层的厚度为10～20μm。
优选的，所述图案化加热层包括聚合物和分散在所述聚合物中的纳米导电填料；所述聚合物和纳米导电填料的质量比为(4～6)：(1～2)。
优选的，所述聚合物包括硅橡胶、环氧树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和聚氨酯中的一种或多种；所述纳米导电填料包括石墨烯、导电炭黑、碳纳米管、纳米石墨粉、纳米金属粉和纳米金属线中的一种或多种。
优选的，所述图案化加热层的图案化镂空结构中，图案为横向与纵向均对称的连通性图案、将横向与纵向均对称的连通性图案从整体膜中切除所得的图案和在横向与纵向均对称的连通性图案基础上进行分形化处理所得的图案中的一种或多种；
所述图案化镂空结构的图案由若干图案单元构成；所述图案单元的尺寸≤100mm。
优选的，所述图案化加热层的图案化镂空结构为一层或多层；
当所述图案化镂空结构为多层时，各层图案化镂空结构之间为不添加材料、添加吸波材料或添加透波材料。
优选的，所述图案化加热层的两端还包括与所述图案化加热层连接的电极。
优选的，所述绝缘导热层包括聚合物基体与分散在所述聚合物基体中的高导热低导电物质；
所述高导热低导电物质包括高导热低导电氮化物、高导热低导电氧化物和导热硅脂中的一种或多种；
所述聚合物基体包括硅橡胶、环氧树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和聚氨酯中的一种或多种；
所述绝缘导热层的厚度≤100μm。
本发明还提供了上述技术方案所述兼容隐身防覆冰材料的制备方法，包括以下步骤：
提供绝缘隔热层；
在所述绝缘隔热层的表面制备图案化加热层；
在所述图案化加热层的表面制备绝缘导热层；
在所述绝缘导热层表面制备疏水层，得到所述兼容隐身防覆冰材料。
本发明还提供了上述技术方案所述兼容隐身防覆冰材料或上述技术方案所述制备方法制备的兼容隐身防覆冰材料作为装备表层材料的应用。
本发明提供了一种兼容隐身防覆冰材料，包括依次层叠设置的绝缘隔热层、图案化加热层、绝缘导热层和疏水层；所述图案化加热层具有图案化镂空结构；所述图案化加热层的厚度为20～400μm。在本发明中，绝缘隔热层有利于避免热量的散失，提高热量对防覆冰的作用。图案化加热层有利于使一部分电磁波在图案化镂空结构中产生涡旋电流和谐振，而被兼容隐身防覆冰材料吸收，一部分电磁波发生自由绕射，得到较好的透射效果，进而有利于缩减兼容隐身防覆冰材料的雷达散射截面；同时，在施加电流时可以快速均匀产热，有利于在兼容隐身效果的同时达到电热防冰、除冰的效果。绝缘导热层有利于将热量向疏水层方向导出，在疏水层的高疏水性能基础上，提高电热防冰、除冰效果。本发明通过各结构的协同作用，有利于使兼容隐身防覆冰材料的等效阻抗波与空气的阻抗波接近一致，减少电磁波的反射率、提高电磁波的透射率，保证防覆冰效果条件下实现电磁波隐身。
实施例测试结果表明，本发明提供的兼容隐身防覆冰材料具有电磁波透射仿真结果和实测结果基本一致，透射仿真结果和实测结果基本一致，雷达散射截面低；防覆冰性能优异。
附图说明
图1为本发明提供的兼容隐身防覆冰材料的结构示意图，图1中，1为绝缘隔热层，2为图案化加热层，3为绝缘导热层，5为电极；
图2为本发明中图案化加热层中部分图案单元示例图；
图3为实施例1中激光雕刻处理的图案，图3中，(1)为图案化镂空结构的图案，(2)为图案单元；
图4为实施例1所得兼容隐身防覆冰材料的热成像图；
图5为为实施例1所得兼容隐身防覆冰材料的反射率仿真试验结果图；
图6为实施例1所得兼容隐身防覆冰材料的反射率实测结果图；
图7为实施例1所得兼容隐身防覆冰材料的透射率仿真试验结果图；
图8为实施例1所得兼容隐身防覆冰材料的透射率实测结果图；
图9为实施例1所得兼容隐身防覆冰材料未加热时的试样表面观察图；
图10为实施例1所得兼容隐身防覆冰材料加热时的试样表面观察图；
图11为实施例2中图案化镂空结构的图案单元图；
图12为实施例2所得兼容隐身防覆冰材料的热成像图；
图13为为实施例2所得兼容隐身防覆冰材料的反射率仿真试验结果图；
图14为实施例2所得兼容隐身防覆冰材料的反射率实测结果图；
图15为实施例2所得兼容隐身防覆冰材料的透射率仿真试验结果图；
图16为实施例2所得兼容隐身防覆冰材料的透射率实测结果图；
图17为实施例2所得兼容隐身防覆冰材料未加热时的试样表面观察图；
图18为实施例2所得兼容隐身防覆冰材料加热时的试样表面观察图。
具体实施方式
本发明提供了一种兼容隐身防覆冰材料，包括依次层叠设置的绝缘隔热层、图案化加热层、绝缘导热层和疏水层；所述图案化加热层具有图案化镂空结构；
所述图案化加热层的厚度为20～400μm。
在本发明中，若无特殊说明，所述组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
图1为本发明提供的兼容隐身防覆冰材料的结构示意图，下面结合图1对所述兼容隐身防覆冰材料进行说明。
在本发明中，所述兼容隐身防覆冰材料的厚度优选≤1mm，更优选≤0.5mm。
在本发明中，所述兼容隐身防覆冰材料包括绝缘隔热层。
在本发明中，所述绝缘隔热层的材质优选包括聚酰亚胺、玻璃纤维、空心玻璃微球、硅橡胶和聚氨酯中的一种或多种。在本发明中，所述绝缘隔热层的厚度优选为10～20μm，更优选为11～19μm，再优选为12～18μm。
在本发明中，所述兼容隐身防覆冰材料包括设置在所述绝缘隔热层表面的图案化加热层。
在本发明中，所述图案化加热层优选包括聚合物和分散在所述聚合物中的纳米导电填料。在本发明中，所述聚合物和纳米导电填料的质量比优选为(4～6)：(1～2)，更优选为(4.2～5.8)：(1.2～1.8)，再优选为(4.4～5.6)：(1.3～1.7)。在本发明中，所述聚合物优选包括硅橡胶、环氧树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和聚氨酯中的一种或多种。在本发明中，所述纳米导电填料优选包括石墨烯、导电炭黑、碳纳米管、纳米石墨粉、纳米金属粉和纳米金属线中的一种或多种，更优选为导电炭黑。在本发明中，所述纳米金属粉优选为纳米铜粉、纳米镍粉、纳米银粉和纳米铝粉中的一种或多种。在本发明中，所述纳米金属线优选为纳米铜线、纳米镍线、纳米银线和纳米铝线中的一种或多种。在本发明中，所述纳米导电填料的尺寸优选为10～20μm。
在本发明中，所述图案化加热层具有图案化镂空结构。在本发明中，所述图案化加热层的图案化镂空结构中，图案优选为横向与纵向均对称的连通性图案、将横向与纵向均对称的连通性图案从整体膜中切除所得的图案和在横向与纵向均对称的连通性图案基础上进行分形化处理所得的图案中的一种或多种。在本发明中，所述图案化镂空结构的图案由若干图案单元构成；所述图案单元的尺寸优选≤100mm，更优选为≤10mm。在本发明中，所述图案单元的图案优选包括网格、耶路撒冷十字型、十字型组合图案、卍字图案、空心圆和蜂窝型中的一种或多种；图2为部分图案单元的示例图。
在本发明中，所述图案化加热层的图案化镂空结构为一层或多层。在本发明中，当所述图案化镂空结构为多层时，各层图案化镂空结构之间优选为不添加材料、添加吸波材料或添加透波材料。在本发明中，所述吸波材料优选包括铁系吸波材料、碳系吸波材料和导电聚合物中的一种或多种。在本发明中，所述铁系吸波材料优选包括氧化铁和/或四氧化三铁。在本发明中，所述碳系吸波材料优选包括石墨烯、石墨和碳化硅中的一种或多种。在本发明中，所述导电聚合物优选包括聚苯胺/Fe3O4(PANI/Fe3O4)、铁系金属有机物框架材料(MOF(Fe))和碳纳米管-Fe3O4-聚苯胺(CNT-Fe3O4-PANI)中的一种或多种。在本发明中，所述透波材料优选包括氧化铝、二氧化硅、玻璃陶瓷、氮化硅、氮化硼和耐热纤维复合材料中的一种或多种。在本发明中，所述耐热纤维复合材料优选包括碳纤维、硼纤维、芳纶纤维和碳化硅纤维中的一种或多种。在本发明中，当所述图案化镂空结构为多层时，各层图案化镂空结构的图案优选为相同或不同。
在本发明中，所述图案化加热层中优选还包括调节元件；所述调节元件优选包括电阻、单向二极管和电阻膜中的一种或多种。在本发明中，所述调节元件优选为贴片式调节元件。本发明通过调节元件，对图案化加热层的电阻和电流方向进行调节。
在本发明中，所述图案化加热层的两端优选还包括与所述图案化加热层连接的电极。在本发明中，所述电极优选为柔性电极，更优选为导电银胶、碳纤维、导电聚合物和金属中的一种或多种。在本发明中，所述电极在绝缘隔热层上的固定方式优选包括粘贴、编织和涂覆中的一种或多种。在本发明中，所述涂覆优选为刮涂。
在本发明中，所述图案化加热层的厚度为20～400μm，优选为30～390μm，更优选为40～380μm，再优选为50～370μm。
在本发明中，所述兼容隐身防覆冰材料包括设置在所述图案化加热层表面的绝缘导热层。
在本发明中，所述绝缘导热层覆盖所述图案化加热层表面并且填充图案化加热层的图案化镂空结构的镂空处。
在本发明中，所述绝缘导热层优选包括聚合物基体与分散在所述聚合物基体中的高导热低导电物质。在本发明中，所述高导热低导电物质优选包括高导热低导电氮化物、高导热低导电氧化物和导热硅脂中的一种或多种。在本发明中，所述高导热低导电氮化物优选包括氮化铝、氮化硼和氮化硅中的一种或多种。在本发明中，所述高导热低导电氧化物优选包括氧化铝、氧化锌和氧化硅中的一种或多种。
在本发明中，所述聚合物基体优选包括硅橡胶、环氧树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和聚氨酯中的一种或多种。在本发明中，所述高导热低导电物质与聚合物基体的质量比优选为(3～5)：20，更优选为(3.2～4.8)：20，再优选为(3.5～4.5)：20。
在本发明中，所述绝缘导热层的厚度优选≤100μm，更优选≤50μm。
在本发明中，所述兼容隐身防覆冰材料包括设置在所述绝缘导热层表面的疏水层。
在本发明中，所述疏水层优选为疏水涂膜或由绝缘导热层表面进行激光处理得到疏水表面。本发明对所述疏水涂膜没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的疏水涂膜即可。
本发明还提供了上述技术方案所述兼容隐身防覆冰材料的制备方法，包括以下步骤：
提供绝缘隔热层；
在所述绝缘隔热层的表面制备图案化加热层；
在所述图案化加热层的表面制备绝缘导热层；
在所述绝缘导热层表面制备疏水层，得到所述兼容隐身防覆冰材料。
本发明提供绝缘隔热层。
本发明对所述绝缘隔热层的制备方法没有特殊限定，能够保证绝缘隔热层的材质和厚度即可。在本发明中，所述绝缘隔热层的材质与上述技术方案中绝缘隔热层的材质一致，在此不再赘述。
得到绝缘隔热层后，本发明在所述绝缘隔热层的表面制备图案化加热层。
制备图案化加热层前，本发明优选在所述绝缘隔热层的表面的两端制备电极。在本发明中，所述电极优选为柔性电极，更优选为导电银胶、碳纤维、导电聚合物和金属中的一种或多种。在本发明中，所述电极的制备方法优选包括粘贴、编织和涂覆中的一种或多种。在本发明中，所述涂覆优选为刮涂。
在粘贴、编织或涂覆电极前，本发明优选还包括：将所述绝缘隔热层表面的非电极区域进行掩盖保护，以避免非电极区域沾附电极物质。本发明对所述掩盖保护没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的掩盖保护即可。
在粘贴、编织或涂覆电极后，本发明优选还包括：将所得含有初级电极的体系进行固化，以固定电极。在本发明中，所述固化的方法优选为热处理。在本发明中，所述热处理的设备优选为烘箱。在本发明中，当所述电极为导电银胶时，所述热处理的温度优选为150～160℃，时间优选为90min；当所述电极为非导电银胶时，所述热处理的温度优选为50～100℃，更优选为55～95℃；时间优选为2～4h，更优选为2.5～4h。
设置电极后，本发明在在所述绝缘隔热层的表面制备图案化加热层，所述电极与所述图案加热层的两端分别接触。
在本发明中，所述图案化加热层的制备方法优选包括以下步骤：
将聚合物、纳米导电填料和溶剂混合，得到加热层浆料；
利用所述加热层浆料在所述绝缘隔热层表面制备含有图案化镂空结构的图案化加热层。
本发明将聚合物、纳米导电填料和溶剂混合，得到加热层浆料。
在本发明中，所述聚合物和纳米导电填料的物质选择与上述技术方案中聚合物和纳米导电填料的物质选择一致，在此不再赘述。
在本发明中，所述溶剂优选包括水、乙醇、甲苯、二甲苯或丙酮。在本发明中，所述加热层浆料中聚合物优选为40～60wt.％，更优选为42～58wt.％，再优选为44～56wt.％；纳米导电填料优选为10～20wt.％，更优选为12～18wt.％，再优选为13～17wt.％；溶剂为余量。
在本发明中，所述聚合物、纳米导电填料和溶剂的混合优选为超声分散。本发明对所述超声分散没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的超声分散即可。
得到加热层浆料后，本发明利用所述加热层浆料在所述绝缘隔热层表面制备含有图案化镂空结构的图案化加热层。
在本发明中，利用所述加热层浆料制备所述图案化镂空结构的方法优选为连续层雕刻或一次成型。
在本发明中，所述连续层雕刻的方法优选包括：
将所述加热层浆料覆盖到绝缘隔热层表面，得到连续加热层；
在本发明中，所述覆盖的方法优选为浇注、刮涂、喷涂或粘结。所述覆盖前，本发明优选将无需覆盖的位置进行掩膜覆盖；所述无需覆盖的位置优选包括电极。所述覆盖后，本发明优选将覆盖了加热层浆料的体系进行固化；本发明对所述固化没有特殊限定，以能够保证加热层浆料凝固为准。
得到连续加热层后，本发明将所述连续加热层进行雕刻处理，得到含有图案化镂空结构的图案化加热层。
本发明对所述雕刻处理没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的雕刻处理即可。在本发明中，所述雕刻处理优选为激光雕刻。本发明通过雕刻处理，选择性去除所述连续加热层中的物料，形成镂空结构。
在本发明中，所述一次成型的方法优选包括3D打印、模板复制、压印或丝网印刷。
在本发明中，当所述图案化加热层中还包括调节元件时，所述调节元件的设置方法优选包括：将所述调节元件连接到图案化加热层上,然后进行加压固化。在本发明中，所述加压固化中的压力优选为30～100Pa/sq.in，更优选为35～95Pa/sq.in；固化时间优选为120～300min，更优选为120～25min。在本发明中，所述加压固化的设备优选为高压釜。
在本发明中，当利用所述加热层浆料制备所述图案化镂空结构的方法为一次成型时，优选还包括：在所述图案化镂空结构的两面分别设置介质基板。在本发明中，所述介质基板的材质优选独立地包括环氧树脂板、玻璃和木头中的一种或多种。在本发明中，所述介质基板的使用情况优选为对所述兼容隐身防覆冰材料没有柔性要求。
当所述图案化镂空结构为多层时，本发明优选重复进行上述图案化加热层的制备。
当所述图案化镂空结构为多层时，本发明优选在各层图案化镂空结构之间添加吸波操了或透波材料。当所述吸波材料和/或透波材料是液体时，本发明优选先使用模具将所述吸波材料和/或透波材料固化到固定的形状中，然后使用高压釜使多层贴合；当所述吸波材料和/或透波材料是固体时，本发明优选将所述吸波材料和/或透波材料裁剪成需要的大小与尺寸，然后使用高压釜固化贴合。
制备图案化加热层后，本发明在所述图案化加热层的表面制备绝缘导热层。
在本发明中，所述绝缘导热层的制备方法优选包括以下步骤：
将高导热低导电物质、聚合物基体和分散溶剂混合，将所得的绝缘导热层浆料涂覆在图案化加热层的表面，然后固化。
在本发明中，所述高导热低导电物质和聚合物基体和上述技术方案中高导热低导电物质和聚合物基体一致，在此不再赘述。
在本发明中，所述分散溶剂优选为水、乙醇、甲苯、二甲苯或丙酮。在本发明中，所述绝缘导热层浆料中高导热低导电物质、聚合物基体和分散溶剂的质量比优选为(3～5)：20：20，更优选为(3.2～4.8)：20：20，再优选为(3.5～4.5)：20：20。
本发明对所述绝缘导热层浆料的涂覆没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的涂覆即可。
在本发明中，所述固化优选为热固化。在本发明中，所述热固化的温度优选为50～100℃，更优选为55～90℃；保温时间优选为2～4h，更优选为2～3.5h。
制备绝缘导热层后，本发明在所述绝缘导热层表面制备疏水层，得到所述兼容隐身防覆冰材料。
在本发明中，所述疏水层的制备方法优选包括：直接对所述绝缘导热层表面进行疏水处理，或者，在所述绝缘导热层表面制备硅橡胶层，再对所述硅橡胶层表面进行疏水处理。
本发明对所述硅橡胶层的制备方法没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的硅橡胶层的制备方法即可，具体的，如将硅橡胶和甲苯超声分散混合，将所得的硅橡胶甲苯溶液喷涂在所得绝缘隔热层-图案化加热层-绝缘导热层的绝缘导热层表面后固化，在绝缘隔热层表面形成硅橡胶层。在本发明中，所述硅橡胶和甲苯的质量比优选为(1～2)：(10～15)，更优选为(1～1.5)：(10～13)。
在本发明中，所述疏水处理的方法优选为涂覆疏水材料或进行激光处理。
本发明对所述疏水材料没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的疏水材料即可。本发明对所述疏水材料的涂覆没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的涂覆即可。
本发明对所述激光处理没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的激光处理即可。
本发明还提供了上述技术方案所述兼容隐身防覆冰材料或所述技术方案所述制备方法制备的兼容隐身防覆冰材料作为装备表层材料的应用。
本发明对所述装备没有特殊限定，本发明提供的兼容隐身防覆冰材料适于任何装备的电磁波隐身和防覆冰需求。
在本发明中，所述装备优选为隐身移动飞行器；所述隐身移动飞行器优选为隐身飞机。
在本发明中，所述应用优选为直接将所述兼容隐身防覆冰材料覆盖所述装备，或者在所述装备表面制备绝缘隔热层后再依次制备图案化加热层、绝缘导热层和疏水层。
当在所述装备表面制备绝缘隔热层后再依次制备图案化加热层、绝缘导热层和疏水层时，本发明优选对装备表面进行预处理。在本发明中，所述预处理优选包括打磨。在本发明中，所述打磨优选为砂纸打磨或喷砂。本发明对所述砂纸打磨和喷砂没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的砂纸打磨和喷砂即可。本发明通过预处理，提高兼容隐身防覆冰材料与装备表面的结合力。
在装备表面制备绝缘隔热层后的其他步骤，与上述技术方案所述兼容隐身防覆冰材料的制备方法一致，在此不再赘述。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种兼容隐身防覆冰材料及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将硅橡胶、空心玻璃微球和甲苯按照质量比4：1：5混合，得到绝缘隔热层浆料，将所得绝缘隔热层浆料喷涂在环氧树脂基体表面，干燥后得到厚度为50μm的绝缘隔热层；
利用胶带掩盖保护非电极区域后，在所述绝缘隔热层两端的电极区域磁控溅射铜，去掉胶带，得到含电极的绝缘隔热层体系；
将聚氨酯、导电炭黑和甲苯按照质量比4：1：5超声分散混合，得到加热层浆料；将无需制备加热绝缘层的区域进行掩膜覆盖，将所得加热层浆料喷涂在绝缘隔热层表面，固化后得到连续加热层，对所得的连续加热层进行激光雕刻处理，激光雕刻处理的图案见图3，图3中，(1)为图案化镂空结构的图案，(2)为图案单元，图案单元中尺寸分别为：L为12mm，a为8mm，b为1.25mm，w为0.5mm，图案单元的厚度h为0.05mm，图案化加热层的图案化镂空结构为1层，得到绝缘隔热层-图案化加热层；
将氧化铝、聚氨酯与甲苯按照质量比1：4：5超声分散混合，得到绝缘导热层浆料；将所得绝缘导热层浆料涂覆在图案化加热层表面，固化，得到绝缘隔热层-图案化加热层-绝缘导热层；
将硅橡胶和甲苯按照质量比1：10超声分散混合，喷涂在所得绝缘隔热层-图案化加热层-绝缘导热层的绝缘导热层表面后固化，在绝缘隔热层表面形成硅橡胶层，对硅橡胶层进行激光处理，在硅系橡胶层表面形成疏水层，去除环氧树脂基体，得到厚度为0.5mm的兼容隐身防覆冰材料。
测试：
1、在给定110v直流电压下，在室温19℃下，使用热成像仪观察实施例1制备的兼容隐身防覆冰材料，所得热成像图见图4。由图4可见，本实施例提供的兼容隐身防覆冰材料可以加热到76℃，证明了制备的兼容隐身防覆冰材料具有可靠的加热性能。
2、对实施例1制备的兼容隐身防覆冰材料分别进行反射率仿真试验和反射率实测，所得测试图见图5和图6，图5为实施例1所得兼容隐身防覆冰材料的反射率仿真试验结果图，图6为实施例1所得兼容隐身防覆冰材料的反射率实测结果图。由图5和图6可见，在低频波段中，反射仿真的结果为-13dB～-10dB，反射率为5％～10％，实验测量为-15dB～-10dB，反射率为3％～10％，仿真试验结果与实测结果较为吻合。
3、对实施例1制备的兼容隐身防覆冰材料分别进行透射率仿真试验和透射率实测，所得测试图见图7和图8，图7为实施例1所得兼容隐身防覆冰材料的透射率仿真试验结果图，图8为实施例1所得兼容隐身防覆冰材料的透射率实测结果图。由图7和图8可见，透射波仿真结果为-4dB～-2.2dB，透波率为40％～60％，实测的透射波为-3.8～-1.8dB，透波率为42％～66％，仿真试验结果与实测结果量较为吻合。
4、防覆冰测试：样件大小为8cm×8cm，室温25℃静置3～6s，然后模拟风洞条件(温度为-47℃，风速为10m/s，液态水含量为1.11g/m3，测试时间为1min30s)，在未加热和加热(给定功率密度为0.325W/cm2)条件下分别观察试样表面情况，未加热时的试样表面观察图见图9，加热时的试样表面观察图见图10。由图9和图10可见，当采用本发明提供的兼容隐身防覆冰材料并给予通电时，本发明提供的兼容隐身防覆冰材料可有效避免冰层附着。
实施例2
将硅橡胶、空心玻璃微球和甲苯按照质量比4：1：5混合，得到绝缘隔热层浆料，将所得绝缘隔热层浆料喷涂在环氧树脂基体表面，干燥后得到厚度为100μm的绝缘隔热层；
利用胶带掩盖保护非电极区域后，在所述绝缘隔热层两端的电极区域粘贴铜箔，去掉胶带，得到含电极的绝缘隔热层体系；
将丁苯橡胶、纳米石墨粉和甲苯按照质量比4：1：5超声分散混合，得到加热层浆料；将无需制备加热绝缘层的区域进行掩膜覆盖，将所得加热层浆料喷涂在绝缘隔热层表面，固化后得到连续加热层，对所得的连续加热层进行激光雕刻处理，激光雕刻处理中图案化镂空结构的图案单元图见图11，图11中尺寸分别为：L为4mm，p为0.9mm，图案单元的厚度h为0.05mm，图案化加热层的图案化镂空结构为1层，得到绝缘隔热层-图案化加热层；
将氧化硅、聚氨酯与甲苯按照质量比1：4：5超声分散混合，得到绝缘导热层浆料；将所得绝缘导热层浆料涂覆在图案化加热层表面，固化，得到绝缘隔热层-图案化加热层-绝缘导热层；
将聚氨酯和甲苯按照质量比1：10超声分散混合，喷涂在所得绝缘隔热层-图案化加热层-绝缘导热层的绝缘导热层表面后固化，在绝缘隔热层表面形成硅橡胶层，对硅橡胶层进行激光处理，在硅系橡胶层表面形成疏水层，去除环氧树脂基体，得到厚度为0.5mm的兼容隐身防覆冰材料。
测试：
1、在给定110v直流电压下，在室温19℃下，使用热成像仪观察实施例2制备的兼容隐身防覆冰材料，所得热成像图见图12。由图12可见，本实施例提供的兼容隐身防覆冰材料可以加热到64℃，证明了制备的兼容隐身防覆冰材料具有可靠的加热性能。
2、对实施例2制备的兼容隐身防覆冰材料分别进行反射率仿真试验和反射率实测，所得测试图见图13和图14，图13为实施例2所得兼容隐身防覆冰材料的反射率仿真试验结果图，图14为实施例2所得兼容隐身防覆冰材料的反射率实测结果图。由图13和图14可见，在低频波段中，反射仿真的结果为-10.2dB～-10dB，反射率为9％～10％，实验测量为-13dB～-8dB，反射率为5％～15％，仿真试验结果与实测结果较为吻合。
3、对实施例2制备的兼容隐身防覆冰材料分别进行透射率仿真试验和透射率实测，所得测试图见图15和图16，图15为实施例2所得兼容隐身防覆冰材料的透射率仿真试验结果图，图16为实施例2所得兼容隐身防覆冰材料的透射率实测结果图。由图15和图16可见，透射波仿真结果为-3.2dB～-3.1dB，透波率为48％～49％，实测的透射波为-3.7～-2.1dB，透波率为43％～61％，仿真试验结果与实测结果量较为吻合。
4、防覆冰测试：样件大小为8cm×8cm，室温25℃静置3～6s，然后模拟风洞条件(温度为-47℃，风速为10m/s，液态水含量为1.11g/m3，测试时间为1min30s)，在未加热和加热(给定功率密度为0.35W/cm2)条件下分别观察试样表面情况，未加热时的试样表面观察图见图17，加热时的试样表面观察图见图18。由图17和图18可见，当采用本发明提供的兼容隐身防覆冰材料并给予通电时，本发明提供的兼容隐身防覆冰材料可有效避免冰层附着。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种兼容隐身防覆冰材料，包括依次层叠设置的绝缘隔热层、图案化加热层、绝缘导热层和疏水层；所述图案化加热层具有图案化镂空结构；
所述图案化加热层的厚度为20～400μm。
2.根据权利要求1所述的兼容隐身防覆冰材料，其特征在于，所述绝缘隔热层的材质包括聚酰亚胺、玻璃纤维、空心玻璃微球、硅橡胶和聚氨酯中的一种或多种；所述绝缘隔热层的厚度为10～20μm。
3.根据权利要求1所述的兼容隐身防覆冰材料，其特征在于，所述图案化加热层包括聚合物和分散在所述聚合物中的纳米导电填料；所述聚合物和纳米导电填料的质量比为(4～6)：(1～2)。
4.根据权利要求3所述的兼容隐身防覆冰材料，其特征在于，所述聚合物包括硅橡胶、环氧树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和聚氨酯中的一种或多种；所述纳米导电填料包括石墨烯、导电炭黑、碳纳米管、纳米石墨粉、纳米金属粉和纳米金属线中的一种或多种。
5.根据权利要求1或3所述的兼容隐身防覆冰材料，其特征在于，所述图案化加热层的图案化镂空结构中，图案为横向与纵向均对称的连通性图案、将横向与纵向均对称的连通性图案从整体膜中切除所得的图案和在横向与纵向均对称的连通性图案基础上进行分形化处理所得的图案中的一种或多种；
所述图案化镂空结构的图案由若干图案单元构成；所述图案单元的尺寸≤100mm。
6.根据权利要求5所述的兼容隐身防覆冰材料，其特征在于，所述图案化加热层的图案化镂空结构为一层或多层；
当所述图案化镂空结构为多层时，各层图案化镂空结构之间为不添加材料、添加吸波材料或添加透波材料。
7.根据权利要求1所述的兼容隐身防覆冰材料，其特征在于，所述图案化加热层的两端还包括与所述图案化加热层连接的电极。
8.根据权利要求1所述的兼容隐身防覆冰材料，其特征在于，所述绝缘导热层包括聚合物基体与分散在所述聚合物基体中的高导热低导电物质；
所述高导热低导电物质包括导电氮化物、导电氧化物和导热硅脂中的一种或多种；
所述聚合物基体包括硅橡胶、环氧树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和聚氨酯中的一种或多种；
所述绝缘导热层的厚度≤100μm。
9.权利要求1～8任一项所述兼容隐身防覆冰材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供绝缘隔热层；
在所述绝缘隔热层的表面制备图案化加热层；
在所述图案化加热层的表面制备绝缘导热层；
在所述绝缘导热层表面制备疏水层，得到所述兼容隐身防覆冰材料。
10.权利要求1～8任一项所述兼容隐身防覆冰材料或权利要求9所述制备方法制备的兼容隐身防覆冰材料作为装备表层材料的应用。
CN202110913572.9A 2021-08-10 2021-08-10 一种兼容隐身防覆冰材料及其制备方法和应用 Active CN113597032B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110913572.9A CN113597032B (zh) 2021-08-10 2021-08-10 一种兼容隐身防覆冰材料及其制备方法和应用
US17/695,928 US20230050236A1 (en) 2021-08-10 2022-03-16 Anti-icing material with stealth function, preparation method and use thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110913572.9A CN113597032B (zh) 2021-08-10 2021-08-10 一种兼容隐身防覆冰材料及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113597032A true CN113597032A (zh) 2021-11-02
CN113597032B CN113597032B (zh) 2022-06-21

Family

ID=78256936

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110913572.9A Active CN113597032B (zh) 2021-08-10 2021-08-10 一种兼容隐身防覆冰材料及其制备方法和应用

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20230050236A1 (zh)
CN (1) CN113597032B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114104298A (zh) * 2021-11-26 2022-03-01 山东大学 一种基于微波定向技术的飞机防除冰装置及方法
CN115368789A (zh) * 2022-07-08 2022-11-22 中国人民解放军国防科技大学 一种仿绿色植被叶片高光谱涂层及其制备方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11492708B2 (en) 2018-01-29 2022-11-08 The Boeing Company Cold spray metallic coating and methods
US20230279554A1 (en) * 2022-03-03 2023-09-07 The Boeing Company Cold sprayed electrical circuits and methods thereof

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005003047A1 (en) * 2003-07-03 2005-01-13 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Pane which can be heated by means of invisible light
CN109862637A (zh) * 2019-01-18 2019-06-07 南京航空航天大学 一种用石墨烯-碳纳米管复合材料的防除冰电加热结构及制备方法
CN110816854A (zh) * 2019-10-25 2020-02-21 中国航发北京航空材料研究院 用于防除冰的复合编织电加热膜和电加热结构
CN110856290A (zh) * 2019-10-25 2020-02-28 中国航发北京航空材料研究院 防除冰用石墨烯复合膜、复合材料结构件和制备方法
CN210956948U (zh) * 2019-08-05 2020-07-07 深圳光启高端装备技术研发有限公司 一种超材料、除冰装置、雷达罩及飞行器
CN111421924A (zh) * 2020-04-28 2020-07-17 长沙科航特种织造有限公司 一种隐身防弹一体化吸波材料
CN112867182A (zh) * 2021-02-02 2021-05-28 成都石墨烯应用产业技术研究院有限公司 一种防除冰石墨烯透明发热膜及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005003047A1 (en) * 2003-07-03 2005-01-13 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Pane which can be heated by means of invisible light
CN109862637A (zh) * 2019-01-18 2019-06-07 南京航空航天大学 一种用石墨烯-碳纳米管复合材料的防除冰电加热结构及制备方法
CN210956948U (zh) * 2019-08-05 2020-07-07 深圳光启高端装备技术研发有限公司 一种超材料、除冰装置、雷达罩及飞行器
CN110816854A (zh) * 2019-10-25 2020-02-21 中国航发北京航空材料研究院 用于防除冰的复合编织电加热膜和电加热结构
CN110856290A (zh) * 2019-10-25 2020-02-28 中国航发北京航空材料研究院 防除冰用石墨烯复合膜、复合材料结构件和制备方法
CN111421924A (zh) * 2020-04-28 2020-07-17 长沙科航特种织造有限公司 一种隐身防弹一体化吸波材料
CN112867182A (zh) * 2021-02-02 2021-05-28 成都石墨烯应用产业技术研究院有限公司 一种防除冰石墨烯透明发热膜及其制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114104298A (zh) * 2021-11-26 2022-03-01 山东大学 一种基于微波定向技术的飞机防除冰装置及方法
CN114104298B (zh) * 2021-11-26 2023-12-22 山东大学 一种基于微波定向技术的飞机防除冰装置及方法
CN115368789A (zh) * 2022-07-08 2022-11-22 中国人民解放军国防科技大学 一种仿绿色植被叶片高光谱涂层及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20230050236A1 (en) 2023-02-16
CN113597032B (zh) 2022-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113597032B (zh) 一种兼容隐身防覆冰材料及其制备方法和应用
Zhang et al. Fabrication and assessment of a thin flexible surface coating made of pristine graphene for lightning strike protection
CN109532143B (zh) 一种防/隔热隐身一体化蒙皮及其制备方法
CN112009694B (zh) 一种可用于三维复杂曲面的电加热防冰涂层的制备方法
CN110856290A (zh) 防除冰用石墨烯复合膜、复合材料结构件和制备方法
US20150083863A1 (en) Deicing of a surface of structures in general such as wind turbine blades, aircraft wings using induction or radiation
EP3252871A1 (en) Frequency-selective surface composite structure
US8981266B2 (en) Electrical apparatus
US8807483B2 (en) Electrothermal heater mat
IL147315A (en) Zoned aircraft de-icing system and method
GB2477338A (en) Electrothermal heater
Roy et al. Multiphysics anti-icing simulation of a CFRP composite wing structure embedded with thin etched-foil electrothermal heating films in glaze ice conditions
Choi et al. Multifunctional microwave heating and absorbing honeycomb core using nickel-coated glass fabric
Choe et al. High-performance microwave absorption heating honeycomb sandwich composite with electroless nickel-plated glass fiber
CN115431605A (zh) 一种x波段隐身/防雷击蒙皮及其制备方法
EP3738883A1 (en) Resistive heated aircraft component and method for manufacturing said aircraft component
CN110707410A (zh) 一种超材料、雷达罩及飞行器
CN107117318B (zh) 一种防/除冰复合材料功能单元的制备方法
WO2021022883A1 (zh) 一种超材料、除冰装置及飞行器
CN113955124B (zh) 一种嵌入式进气道唇口防冰加热组件及制作方法
EP4180336A1 (en) Structural part for lightning strike protection
CA2375544C (en) Aircraft de-icing system
CN115666116A (zh) 一种兼具隐身和防冰功能的复合结构及其制备方法
CN116647948A (zh) 一种防除冰组件及其制备方法
CN110481794A (zh) 一种超材料、除冰装置及飞行器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant