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原文传递一种超疏水表面防除冰性能的评估方法

专利名称：	一种超疏水表面防除冰性能的评估方法
摘要：	本申请涉及一种超疏水表面防除冰性能的评估方法。所述方法包括：首先将底面为超疏水表面的样品坩埚烘干后在其中加入一定质量的去离子水封装。以一定速率降温至水被完全冻结，之后以一定速率升温至室温。通过分析去离子水冻结‑融化过程中的融化吸热峰来评估超疏水表面的防除冰性能。进一步地，通过对比表面亲水处理后的超疏水热分析数据，可以给出冻结空气层厚度。本发明的有益之处是，通过简单的热分析可获得丰富的数据及指标，该指标—空气层厚度可以从多个视角评价超疏水表面的防冰性能和除冰性能，并为超疏水表面防护冰性的实际应用提供指导，具有广泛的推广价值。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	中国人民解放军国防科技大学
发明人：	吴楠;孟芸芸;邢素丽;吉贝贝
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-21T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-17T00:00:00+0800
申请号：	CN202311055226.7
公开号：	CN117074252A
代理机构：	长沙国科天河知识产权代理有限公司
代理人：	赵杰
分类号：	G01N13/00;G;G01;G01N;G01N13;G01N13/00
申请人地址：	410073 湖南省长沙市开福区德雅路109号
主权项：	1.一种超疏水表面防除冰性能的评估方法，其特征在于，所述方法包括：将待评估的超疏水表面构筑于坩埚底面，得到超疏水坩埚；对所述超疏水坩埚进行改性，得到亲水坩埚；分别采用所述超疏水坩埚和所述亲水坩埚对去离子水进行热分析，对应得到冻结水升温过程的超疏水表面融化吸热曲线以及亲水表面融化吸热曲线；根据所述超疏水表面融化吸热曲线和所述亲水表面融化吸热曲线的斜率计算得到超疏水坩埚在水冻结过程中的空气层厚度，根据所述空气层厚度对所述超疏水表面的防除冰性能进行评估。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别采用所述超疏水坩埚和所述亲水坩埚对去离子水进行热分析，包括：分别采用所述超疏水坩埚和所述亲水坩埚对去离子水进行热流型差示扫描量热分析，具体如下：向烘干后的所述超疏水坩埚和所述亲水坩埚中加入预设质量的去离子水后进行封装；然后分别采用封装后的所述超疏水坩埚和所述亲水坩埚对去离子水进行热流型差示扫描量热分析，具体为：以预设降温速率降温至去离子水被完全冻结，之后再以预设升温速率升温至室温。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述超疏水表面融化吸热曲线和所述亲水表面融化吸热曲线的斜率计算得到超疏水坩埚在水冻结过程中的空气层厚度，包括：根据所述超疏水表面融化吸热曲线和所述亲水表面融化吸热曲线的斜率计算得到超疏水坩埚在水冻结过程中的空气层厚度为：其中，d为空气层厚度，λg为空气层热导率，S为坩埚底面积，Rg为空气层热阻，为超疏水表面融化吸热曲线的斜率，/>为亲水表面融化吸热曲线的斜率，m为对超疏水坩埚进行热流型差示扫描量热分析时的去离子水质量，m′为对亲水坩埚进行热流型差示扫描量热分析时的去离子水质量。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将待评估的超疏水表面构筑于坩埚底面，得到超疏水坩埚，包括：将清洁的坩埚在盐酸溶液中刻蚀出微米级结构，再于沸水中刻蚀出纳米级结构，得到微纳米复合结构的坩埚；将所述微纳米复合结构的坩埚在氟硅烷溶液中反应接枝含氟长链疏水基团，得到超疏水坩埚。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将清洁的坩埚在盐酸溶液中刻蚀出微米级结构，再于沸水中刻蚀出纳米级结构，得到微纳米复合结构的坩埚，包括：将坩埚清洗、烘干后，先将坩埚置于0.5～1.5mol/L HCl溶液中超声，之后用去离子水、乙醇、丙酮依次冲洗、烘干，将其置于2.5～3.5mol/L盐酸浸泡不同时间，在坩埚内刻蚀出微米级结构；再于沸水中浸泡构造纳米级结构，然后依次采用乙醇、丙酮、去离子水冲洗，最后用氮气吹干。 6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述超疏水坩埚进行改性，得到亲水坩埚，包括：对所述超疏水坩埚进行氧等离子体处理、化学腐蚀、高温处理或紫外辐照处理，得到亲水坩埚。 7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：分别在多个升降温速率组合下，采用所述超疏水坩埚对去离子水进行热分析，对应得到冻结水升温过程的多个超疏水表面融化吸热曲线；其中每一升降温速率组合中，升温速率和降温速率相同；通过对多条超疏水表面融化吸热曲线的融化峰值温度和对应的升温速率进行线性拟合作图，得到融化峰值温度-升温速率曲线；根据所述融化峰值温度-升温速率曲线外推得到去离子水结冰后的临界融冰温度，即升温速率为零时的临界融化温度。
所属类别：	发明专利