[实用新型]一种多层结构复合的防冰除冰系统

说明书

技术领域

本实用新型属于防冰除冰系统技术领域，具体涉及一种新型的多层结构复合的防冰除冰系统。

背景技术

虽然覆冰和积雪是一种自然现象，但会对工业生产和交通出行等带来诸多不变，甚至造成巨大危害，比如会导致各类大型电力系统的故障，对飞机和轮船等造成重大安全隐患，压垮房屋等等。尤其是在航天航空领域，在覆冰的情况下，飞行器的重量会大幅度增加，这会加重飞行器的负担，增加能源消耗，甚至严重威胁飞行器的正常使用。

一般来说，物体表面覆冰是由于各种气象原因形成的，其中主要包括温度、湿度、风速和空气对流等环境因素。最直接的覆冰现象就是在低温环境下过冷水凝结成冰，或者是积雪融化后残留在物体表面的过冷水重新结成冰。而像飞机等航天航空飞行器在穿越云层时，有时会遇到过冷的水滴，这种水滴极不稳定，且体积非常小，一旦遇到机体就会浸润机体表面。如果环境温度低于冰点，这些水滴就会在表面结冰，且随着冰面不断地被浸湿，新的冰层又会不断地形成，致使冰层的厚度越来越大，使得飞机整体覆冰量明显增加。

随着气候的变化，极端天气下覆冰影响带来的不良后果日趋明显，一些学者也一直在寻找经济、环保、除冰效果明显或具有多功能的除冰方式。现如今，传统的除冰方法主要有以下几类：

机械除冰法：一种是利用人工敲打、刮擦等方式除冰。这种方法的除冰效率过低，且受地理、环境因素影响较大，除冰效果十分有限；另一种是利用电机或者超声波与物体产生共振，总从达到除冰的效果。但是这一类方法能耗较大，使用的范围也受到很大限制。

电热除冰法：利用电能转化成热能，然后使得冰层融化。这一除冰方法是目前输电线除冰最有效的，不仅效果明显，而且操作简单，可控性强。这种除冰方式能耗过大，且要保证电力充足，线路完好畅通，尽管如此，电热除冰法仍是现在较为常用和有效的除冰方法。

防覆冰涂料：主要包括超疏水型防覆冰涂料、光热型防覆冰涂料和电热型防覆冰涂料等。超疏水型防覆冰涂料主要通过其表面超疏水性质，减少表面水滴残留，同时也减小了冰在其表面的附着结合力，所以防覆冰和除冰时的效果显著；光热型防覆冰涂料主要通过吸收太阳能来提高物体表面温度，从而使物体表面温度在水的冰点以上，从而达到防覆冰的要求。但是这种方式受天气影响过大，实际效果差，故应用前景较小；电热型防覆冰涂料主要是利用涂料中的少量导电物质，使得涂料呈现半导体性能，通过电流传输过程中的微小泄露电流产生电热，从而达到除冰效果。但是这种方式电能的损耗较大且使用效果有限，所以应用受到较大限制。

在上述方法中，机械除冰法、电热除冰法和防覆冰涂料法三种方法都有着各自的防/除冰功能和优缺点，如何将三者的优点结合起来将是未来防冰除冰系统的主要方向之一。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型通过结合机械除冰、电热除冰和超疏水材料防覆冰的特点，提出了一种多层结构复合的防冰除冰系统，它将具有超疏水特性功能的防水层、具有双稳态结构的碳纤维环氧树脂复合材料层和具有通电后产生电热功能的电热合金层结合成一个整体，从而形成一个多层结构复合功能的、高效的防冰除冰系统。

所述的一种多层结构复合的防冰除冰系统，为三层复合结构，其特征在于由双稳态复合材料层及通过耐热胶贴覆于双稳态复合材料层上、下表面的防水层和电热合金层构成；所述双稳态复合结构层由至少一层环氧树脂层和铺设在环氧树脂层内部的碳纤维构成。

所述的一种多层结构复合的防冰除冰系统，其特征在于防水层包括金属基底，金属基底一面通过耐热胶贴覆于环氧树脂层上表面，金属基底另一面上设有超疏水结构层。

所述的一种多层结构复合的防冰除冰系统，其特征在于金属基底为铜箔材料基底。

所述的一种多层结构复合的防冰除冰系统，其特征在于电热合金层包括贴覆于环氧树脂层下表面的聚酰亚胺膜，聚酰亚胺膜内设有电热合金电路，电热合金电路的两端设有点红胶，两端的点红胶分别通过导线连接电源正、负极。

所述的一种多层结构复合的防冰除冰系统，其特征在于碳纤维在环氧树脂层上的铺设方式为0-90^o任意角度铺设。