[发明专利]一种新型超疏水抑冰性能检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种新型超疏水抑冰性能检测装置及方法，所述的检测装置主要包括万能试验机及自制凹形固定模具。所述的抑冰性能检测方法包括以下步骤。将自制凹形固定模具安装至万能试验机，并将被测试件放置于自制凹形固定模具当中，调试万能试验机并进行剪切试验。通过剪切力的测试得出冰层与试块之间的粘附力大小，从而定量评价超疏水涂层的抑冰效果。本发明提供了一种新型超疏水涂层抑冰性能检测方法，配合自制凹形固定模具，试验方法便捷、检测数据精准、检测效果直观，适合推广使用。

技术领域

本发明涉及道路工程技术领域，是一种新型超疏水抑冰性能检测装置及方法。

背景技术

冰与基材之间的粘结性在交通、输电、航空和煤炭领域方面存在弊端，这些弊端在经济和安全方面产生了巨大的损失。在航空领域，飞机表面累积的冰会改变飞机的形状，从而导致飞机丧失其稳定性。在煤炭开采领域，冰的粘结性会导致潮湿的煤炭附着在有轨电车上，致使其承载能力下降。在交通领域，冰与路面的粘结降低了路面的抗滑性能，这也因此会导致严重的交通事故，据相关资料显示，降雪冻雨等恶劣的气象条件可使事故发生率及伤亡率分别提高84％和75％。

目前，国内外学者对于超疏水路面的抑冰性能做出了大量的试验，但大多数的重点是验证超疏水材料的抑冰性能，对于其检测尚未形成标准的系统性的体系。Mishchenko等人研究表明，如果水滴在超疏水表面上的扩散和收缩时间小于冰成核时间，则水滴在超疏水表面上可以表现出疏冰行为。另外有学者证明了在极端冷凝条件下(-10℃，相对湿度90％)，表明，韦伯数(Weber)为0.8的小水滴可以在-10℃的温度和85-90％的湿度下，以-10°的倾斜角从这些超疏水表面滚下，得出的结论是，这些表面可能是疏冰的。实验室常见的超疏水材料抑冰性能的测试主要是通过模拟寒冷冬季雨水结冰的自然环境，观察水滴在超疏水表面及普通表面的结冰时间来判断超疏水材料的抑冰性能。也有研究人员通过离心试验等对试验表面与冰的粘附力进行测试从而分析超疏水材料的抑冰性能。但现有的测试方法操作复杂，步骤较为繁多，且并不能够准确判断涂层与冰层之间的粘附性关系，试验对比效果不够明显。

因此基于上述几点，本发明提出一种新型超疏水抑冰性能检测装置及方法。该检测方法具有高准确度、试验效果对比明显、方法简便等特点，提高了试验的精度，准确测试出超疏水涂层材料的抑冰性能。

发明内容

(1)技术问题

本发明的目的是提供一种新型超疏水抑冰性能检测装置及方法，通过直观的力学试验、具体的力学数据来表征材料的抑冰性能，为新型超疏水涂层抑冰效果提供一种试验精度更高、操作难度更低的方法

(2)技术方案

所述的一种新型超疏水抑冰性能检测装置，其特征在于：装置主要包括万能试验机与自制凹形固定模具。

所述的一种新型超疏水抑冰性能检测装置，其特征在于：自制凹形固定模具为木楔块，可通过设计的制凹形固定模具的凹形槽达到固定试件的效果，自制凹形固定模具的凹形槽的角度为100°，内壁光滑，与试件之间为线接触。

所述的一种新型超疏水抑冰性能检测装置，其特征在于：所测试件主要包括冰层，试块以及中间的超疏水涂层。

所述的一种新型超疏水抑冰性能检测装置，其特征在于：冰层与试块的体积比为1∶1，试块尺寸为10cm×10cm×5cm，总体尺寸为10cm×10cm×10cm。

所述的一种新型超疏水抑冰性能检测方法，其特征在于：检测方法包括以下步骤：

步骤A.试件制备：在试块表面涂刷超疏水涂层，然后将其放入铁盒中，保持试块四周与铁盒紧密接触后进行蓄水，放入高低温控制箱进行冷冻直至冰层与试块完全结合；

步骤B.试件安装：将冷冻完全的试件沿自制凹形固定模具的凹形槽放置于万能试验机中，通过目测使得试件处于加压设备的中心位置；