基本信息
- 項目名稱：
- 新型自發(fā)熱防凍除冰涂層
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本發(fā)明主要提供一種復型功能涂層，以解決飛機飛行過程中的冰雪預防以及自身的及時有效處理已結的冰層，使飛機在飛行過程中突遇冷水造成結冰的情況不必迫降，有效提高航空領域的飛行能力，同時材料無毒無害，節(jié)能，達到節(jié)能省時環(huán)保方便的目的。
- 詳細介紹：
- 1.發(fā)明目的 隨著社會的發(fā)展，交通工具也在不斷進步，飛機越來越成為人們生活的不可或缺的交通工具。但是飛機在高空飛行時，機翼或其它重要部位不可避免會遭遇冰雪問題，本發(fā)明主要提供一種復型功能涂層，以解決飛機飛行過程中的冰雪預防以及自身的及時有效處理已結的冰層，使飛機在飛行過程中突遇冷水造成結冰的情況不必迫降，有效提高航空領域的飛行能力，同時材料無毒無害，節(jié)能，達到節(jié)能省時環(huán)保方便的目的。 2.基本思路 本發(fā)明通過將材料混合制成薄膜，涂于機身表面，通過薄膜的作用，減少冰雪及雨水在機身表面的附著，預防結冰，延緩結冰時間。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)能下在一段時間內持續(xù)高效釋放遠紅外線，除去已結冰層。所以當雨雪量比較大時，在表面會有殘留水（溫度低時可能會形成冰），可以通過發(fā)熱層發(fā)熱將其處理完全。 3.創(chuàng)新點 （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，當外界的溫度和壓力有微弱變化時，其內部分子運動增強，偶極矩發(fā)生變化，即熱運動使極性分子激發(fā)到更高的能級，分子向低能級躍進時向外輻射大量遠紅外線，提供熱量，提高飛機機翼表面的溫度，以達到防結冰的目的。 （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間內持續(xù)輻射大量遠紅外線。 （3）目前飛機多采用熱的防凍液來防止結冰，效率低，對飛機自重影響大。而該發(fā)明采用涂層的形式，質量小，成本低，減少了飛機的自重，節(jié)省燃油，延長飛機使用壽命，使用方便，可以在飛機成型后再進行涂用。 （4）本發(fā)明節(jié)能，環(huán)保，維護簡單，成本低。 4.技術關鍵 1）涂層間的相互粘結和碳纖維的電路連接；2）電氣石的處理，使其更加有效；3）多種功能的物質結合于同一涂層；4）涂層的耐磨性。主要技術指標：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合。 傳統(tǒng)的飛機除冰是用飛機的自加熱系統(tǒng)（一般是熱的防凍劑，機械外力除冰等），此系統(tǒng)效率低，維修困難，使用受多種條件影響，同時增加了飛機的自重和生產(chǎn)過程的繁瑣工序。 本發(fā)明與傳統(tǒng)的飛機除冰技術相比： （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，將疏水、自潔、自發(fā)熱、防凍材料合理的應用在一起，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，當外界的溫度和壓力有微弱變化時，其內部分子運動增強，偶極矩發(fā)生變化，即熱運動使極性分子激發(fā)到更高的能級，分子向低能級躍進時向外輻射大量遠紅外線，提供熱量，提高飛機機翼表面的溫度，以達到防結冰的目的。 （3）目前飛機多采用熱的防凍液來防止結冰，效率低，對飛機自重影響大。而該發(fā)明采用涂層的形式，質量小，成本低，減少了飛機的自重，節(jié)省燃油，延長飛機使用壽命，使用方便，可以在飛機成型后再進行涂用。 （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，維護簡單。 （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使用、效率高。 本發(fā)明設計原理示意圖 參考文獻 [1] 張玲潔等.《熱處理對電氣石遠紅外比輻射率的影響》.陶瓷學報,2009,30(3) ,286-289； [2] 廖忠禮,莫宣學等.《藏南過鋁花崗巖中電氣石的礦物化學特征及成因意義》.現(xiàn)代地質，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，中國優(yōu)秀碩士論文，中國地質大學（北京）, 2010; [4] 吳稼祺等.《尖晶石/電氣石復合紅外輻射材料制備與研究》.武漢理工大學學報，2009,31(4),22-24: [5]董發(fā)勤、何登良.《電氣石的環(huán)境功能屬性及應用》.中國科技論文在線. [6]冀志江.電氣石自極化及應用基礎研究, 中國博士學位論文.中國建筑材料科學研究院, 2003.
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 1.目的 飛機在高空飛行時，機翼或其它重要部位不可避免會遭遇冰雪問題，本發(fā)明是一種復型功能涂層，解決飛機飛行過程中的冰雪處理，使飛機在飛行過程中突遇冷水造成結冰的情況不必迫降，有效提高續(xù)航時間 2.基本思路 將材料混合制成薄膜，涂于機身表面，減少冰雪及雨水在機身表面的附著，預防結冰。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)能下在一段時間內持續(xù)高效釋放遠紅外線，除去已結冰層。 3.創(chuàng)新點 （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，當外界的溫度和壓力有微弱變化時，其內部分子運動增強，偶極矩發(fā)生變化，即熱運動使極性分子激發(fā)到更高的能級，分子向低能級躍進時向外輻射大量遠紅外線，提供熱量，提高飛機機翼表面的溫度，以達到防結冰的目的。 （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間內持續(xù)輻射大量遠紅外線。 （3）該發(fā)明采用涂層的形式，質量小，成本低，減少了飛機的自重，節(jié)省燃油，延長飛機使用壽命，使用方便，可以在飛機成型后再進行涂用。 （4）本發(fā)明節(jié)能，環(huán)保，成本低。 4.技術關鍵 1）涂層間的相互粘結和碳纖維的電路連接；2）電氣石的處理，使其更加有效；3）多種功能的物質結合于同一涂層；4）涂層的耐磨性。主要技術指標：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合。
科學性、先進性
- 本發(fā)明與傳統(tǒng)的飛機除冰技術相比： （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，將疏水、自潔、自發(fā)熱、防凍材料合理的應用在一起，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，當外界的溫度和壓力有微弱變化時，其內部分子運動增強，偶極矩發(fā)生變化，即熱運動使極性分子激發(fā)到更高的能級，分子向低能級躍進時向外輻射大量遠紅外線，提供熱量，提高飛機機翼表面的溫度，以達到防結冰的目的。 （3）目前飛機多采用熱的防凍液來防止結冰，效率低，對飛機自重影響大。而該發(fā)明采用涂層的形式，質量小，成本低，減少了飛機的自重，節(jié)省燃油，延長飛機使用壽命，使用方便，可以在飛機成型后再進行涂用。 （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，維護簡單。 （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使用、效率高。
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 暫時無轉讓
作品可展示的形式
- 樣品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 近幾年，我國開始了大飛機計劃，我國的航空工業(yè)有了質的躍進，乘客乘坐飛機出行比率逐年快速增加，因此就更加有必要提高飛機安全性能，國內和國際市場有著很大的發(fā)展空間。而且此涂層使用范圍廣，例如，飛機機翼和在飛機的防凍除冰方面一直沒有效果良好的解決方法，因此市場上一些關鍵部位，在易結冰條件下工作的設備，也可以用在一些寒冷地區(qū)的建筑上，同時此涂層，每一層可以獨立使用，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。
同類課題研究水平概述
- 過去檢查機翼是否結冰，一般采用觸摸的方法檢查，但是，這種檢查方法比較麻煩?，F(xiàn)在，F(xiàn)AA已同意用目視檢查的方法代替觸摸檢查方法。這種方法有時在燈光條件差的夜間，也存在許多困難。目前美國聯(lián)邦航空局采取了許多積極措施，諸如使用結冰探測器、黑條試驗、機翼冰污染時起飛抬頭技術等等。并批準用于ATR運輸機的新的除冰裝置，計劃用這種裝置調研其他渦輪螺槳支線飛機的結冰特性，新的除冰裝置能覆蓋機翼12.5%平均空氣動力弦，是以前除冰面積的兩倍，試驗表明，新除冰裝置能有效地防止副翼前部狹長隆起帶結冰。 機結冰是造成飛機飛行事故的重要原因之一。事實證明只是依靠飛機機載防\除冰系統(tǒng)不能完全解決飛機結冰帶來的飛行安全隱患,其根本原因是防\除冰系統(tǒng)并不能百分之百地防止飛機結冰或者消除已經(jīng)結的冰,導致飛機會出現(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，電熱冰防護和引入噴氣發(fā)動機熱氣的熱除冰等。 在早期的對冷凍點抑制的冰防護系統(tǒng)設計中，曾經(jīng)研究過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上液體的供應量限制了防冰時間的延長。 在飛機的預防冰凍及高效除冰方便，一直沒有能從根本上解決，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，國內或者有些國家對飛機結冰的處理只是停留在簡單的機械手法上；還有用大型電暖扇供熱與風干結合的方法，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，有專業(yè)人士運用了較先進的電子感應系統(tǒng)，提高了結冰的預警性能，但是僅僅停留在預警上，沒有給出如何去解決尤其是及時快速解決問題的方法。
