[发明专利]疏水憎冰涂层及具有该涂层的弹翼结构

说明书

一种疏水憎冰涂层的制备方法以及具有该方法制备得到涂层的复合弹翼结构，第一步对弹翼改性在其表面得到含碳的活性官能团，能够提高后续疏水憎冰涂层与基体的结合性，避免涂层在复杂工况下性能降低，随后通过等离子体增强化学气相沉积方法制备得到铝掺杂的类金刚石涂层，通过对制备参数的调整得到含铝碳化物微纳结构表面，最终提高弹翼的疏水憎冰性能。

技术领域

本申请涉及一种疏水憎冰涂层及其制备方法，以及具有该涂层的弹翼结构。

背景技术

弹翼是连接在弹体上的主要翼面，其主要功能是产生空气升力，托举弹体，并起到稳定操控的作用。若在飞行过程中附着水汽后，由于高空气温较低会出现结冰现象，冰层的出现会影响弹翼的气动外形以及操控稳定性，导致升力变化，对飞行产生不利影响。

超疏水涂层是一种理想的疏水防覆冰方法，具有零耗能、无复杂的控制系统等优点，相比于电热除冰法不在翼体内增设其他结构；超疏水涂层主要利用涂层的低表面能和微纳结构，减小水滴在涂层表面附着，使水滴在结冰前脱离表面，即使出现结冰现象在震动下冰层也较易脱落。

本申请提供一种疏水憎冰涂层的制备方法，其获得的涂层具有较高的疏水、憎冰性能，并且与弹翼表面具有较高的膜基结合力。

发明内容

在弹翼碳纤维增强预浸布蒙皮表面制备得到疏水防覆冰涂层，主要思路为：第一步弹翼预处理，采用低压室温等离子体改性预浸布表面，在其表面产生活性含碳官能团；第二步，采用PECVD（plasma enhance chemical vapor deposition 、等离子体增强化学气相沉积）技术制备Al-DLC（Al掺杂 diamond like carbon Al、掺杂类金刚石）疏水防覆冰涂层，随后对制备得到的具有涂层的弹翼进行静态接触角、覆冰结合力等测试。

第一步，首先对弹翼整体进行超声水洗清洁，采用电介质阻挡放电反应器中进行常温等离子体改性，在反应腔室电极间通入高纯乙炔、氧气混合气体，通气流速为30-50mL/min，乙炔氧气体积比为1:1，保持腔室内含碳气氛，在电介质阻挡放电反应器中施加10kHz、20-25kV的交流电源产生常温含碳等离子体，对样品施加处理1-2min。

第二步，在PECVD设备中，沉积温度50-80℃，偏压2000-3000V，沉积时间1-2h，气压0.01-0.2pa，甲烷与三甲基铝的流速比为(5-7):1。

通过第一步对弹翼改性在其表面得到含碳的活性官能团，能够提高后续疏水憎冰涂层与基体的结合性，避免涂层在复杂工况下性能降低，随后通过等离子体增强化学气相沉积方法制备得到铝掺杂的类金刚石涂层，通过对制备参数的调整得到含铝碳化物微纳结构表面，最终提高弹翼的疏水憎冰性能。

复合弹翼包括主翼及副翼，二者之间通过高强纤维编织布连接。

附图说明

图1为复合弹翼结构示意图；

图中：1、主翼；2、高强纤维编织布；3、副翼；4、泡沫；5、纤维增强缠绕层；6、碳纤维增强预浸布蒙皮。

具体实施方式

实施例1

在弹翼碳纤维增强预浸布蒙皮表面制备得到疏水防覆冰涂层。首先对弹翼整体进行超声水洗清洁，采用电介质阻挡放电反应器中进行常温等离子体改性，在反应腔室电极间通入高纯乙炔、氧气混合气体，通气流速为40mL/min，乙炔氧气体积比为1:1，保持腔室内含碳气氛，在电介质阻挡放电反应器中施加10kHz、20kV的交流电源产生常温含碳等离子体。对样品施加处理1min，得到表面改性的弹翼。

第二步，在PECVD设备中制备掺杂Al的DLC疏水憎冰涂层，沉积温度50℃，偏压2kV，沉积时间1h，气压0.01pa，甲烷与三甲基铝的流速比为5:1。

实施例2-5