[发明专利]一种可贴式自阻加热/超疏水一体化梯度薄膜材料

说明书

本发明公开了一种可贴式自阻加热/超疏水一体化梯度薄膜材料，该薄膜材料由粘接树脂、绝缘隔热树脂、导热导电填料和导热绝缘填料制成，其中，粘接树脂和绝缘隔热树脂分别形成粘接层和基体，二者粘接在一起，导热导电填料和导热绝缘填料分别添加于基体的中间层和上层，将基体由上至下分成3个梯度区域，其中，最上区域的表面构筑有超疏水结构。本发明的有益之处在于：(1)主体部分仅使用一种绝缘隔热树脂，在保证结构中不存在不同材料层与层的界面影响的同时，实现了不同区域的功能化，显著提升了力学性能，且不易发生分层现象；(2)将防冰与除冰集于一体，既可有效延迟结冰时间，又可实现低能耗电加热除冰，最终可提高飞机的能源利用效率。

技术领域

本发明涉及一种薄膜材料，具体涉及一种可贴式自阻加热/超疏水一体化梯度薄膜材料，属于航空航天防除冰技术领域。

背景技术

飞机在高空过冷环境下的积冰现象，会增加飞行阻力，降低飞机稳定性，进而引发严重的飞行问题，因而飞机装备的防除冰系统是保障飞机安全飞行的重要措施，是飞机上不可或缺的重要部分。飞机上目前使用最广泛的除冰系统是电加热除冰系统，传统的电加热除冰系统通常使用金属材料作为除冰系统的电热元件，并在需要防护的缝翼前缘对称地布置若干加热单元，对飞机易结冰部位进行加热，例如波音787飞机机翼前缘采用在玻璃纤维表面喷涂金属粉末制成GKN电热内衬进行电加热除冰。虽然传统电加热除冰系统具有除冰效率高的优点，但也存在一系列明显的缺点，例如：

1、电热元件分布于飞机蒙皮内部，每个电热元件都由复杂的电子控制器和繁琐的逻辑程序控制，安装维修成本极高；

2、电热元件主要采用金属导电导热材料，大大增加了飞机的自重，提高了飞机油耗量，使飞行成本升高。

由于除冰过程是在飞机机身覆冰的情况下进行的，具有一定的局限性，因此有人将注意力投入到结冰过程的研究，希望通过延迟结冰时间实现飞机机身的有效防冰，防冰手段中最有效的途径是在具有低表面能的物质表面构建超疏水结构。常用的低表面能涂层存在本身导热系数低的缺点，如果直接涂于机身，会限制飞机内部电热元件的传热效率，所以低表面能涂层并未广泛的应用到服役的飞机机身。另外，超疏水结构属于微纳米结构，在飞机高速飞行时产生的气动力作用下，微纳米结构易被破坏，使防冰效果无法达到理想状态，而传统涂层的微纳米结构不易修复，所以当前服役的飞机也很少应用超疏水结构涂层进行机身表面处理。

鉴于以上电加热除冰和超疏水结构防冰手段存在的不足，中国专利CN108454816A提出了一种新型微纳结构表面防除冰蒙皮，其明确记载了：超疏水层与电加热层通过高温膜压或粘接剂连接，超疏水层通过超疏水薄膜贴覆获得。可见，该新型蒙皮简单的耦合了电加热层和超疏水结构，通过粘接剂粘接各层属于层板技术领域的设计方法，层板存在的残余应力以及电加热层通电时产生的热应力会明显削弱界面粘接力，影响蒙皮寿命，最终蒙皮会出现分层现象。另外，该新型蒙皮的超疏水层是由低导热的聚酰亚胺制备而成的，背胶选用的是导热绝缘粘接剂，所以电加热层产生的热无法定向传导至新型蒙皮的表面。

因此，开发一种不存在界面问题、力学性能好、重量轻、粘贴便捷、传热效率高、成本低、超疏水结构可修复的薄膜材料是十分必要的。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可贴式自阻加热/超疏水一体化梯度薄膜材料。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种可贴式自阻加热/超疏水一体化梯度薄膜材料，其特征在于，该薄膜材料由粘接树脂、绝缘隔热树脂、导热导电填料和导热绝缘填料制成，其中：

前述粘接树脂和绝缘隔热树脂分别形成粘接层和基体，二者粘接在一起，粘接层在下、基体在上；

前述导热导电填料和导热绝缘填料分别添加于基体的中间层和上层，将基体由上至下分成3个梯度区域：绝缘导热区域、导电导热区域、绝缘隔热区域，其中，绝缘导热区域的表面构筑有超疏水结构。