本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)表面防/除冰領(lǐng)域；尤其涉及一種梯度化cnt電熱涂層的制備方法。

背景技術(shù)：

1、近些年來(lái)，隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出影視航拍、氣象探測(cè)、地理測(cè)繪等一系列應(yīng)用場(chǎng)景，為我國(guó)低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)支撐。然而在惡劣的氣候條件下，無(wú)人機(jī)表面極易發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象從而威脅其飛行安全。與此同時(shí)，中小型無(wú)人機(jī)沒(méi)有渦輪式發(fā)動(dòng)機(jī)可提供除冰的氣熱、機(jī)械除冰手段又會(huì)改變其氣動(dòng)外形，因此在其表面構(gòu)建輕量化且高效的防/除冰系統(tǒng)已成了當(dāng)務(wù)之急。

2、碳纖維復(fù)合材料得益于其質(zhì)量輕、強(qiáng)度大、剛度大等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于無(wú)人機(jī)外殼當(dāng)中。因此，解決碳纖維復(fù)合材料表面積冰問(wèn)題便可有效實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)防/除冰。電熱涂層由于自身輕量化、制備工藝簡(jiǎn)單、易于維修等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是解決無(wú)人機(jī)表面積冰問(wèn)題的有效材料。然而，導(dǎo)電涂料中隨著導(dǎo)電填料碳納米管(cnt)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，雖然其電學(xué)/電熱特性得以改善，但由于碳納米管自身團(tuán)聚特性，會(huì)造成涂料與復(fù)材基底間附著力降低，不利于電熱涂層長(zhǎng)效穩(wěn)定服役。基于此，本發(fā)明提出一種梯度化cnt電熱涂層制備方法，以期同時(shí)兼顧電熱涂層機(jī)械性能與電熱性能，為無(wú)人機(jī)防/除冰系統(tǒng)構(gòu)建提供新思路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供了一種梯度化cnt電熱涂層的制備方法。

2、本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明涉及一種梯度化cnt電熱涂層制備方法，包括如下步驟：

4、步驟1，將碳纖維復(fù)合材料板依次用240目、400目、800目砂紙打磨后，置于盛有無(wú)水乙醇的培養(yǎng)皿中，放置于超聲波清洗機(jī)中清洗后，烘干，得到預(yù)處理的基底；

5、步驟2，分別將碳納米管含量為6％、9％和12％的cnt@聚氨酯混合導(dǎo)電涂料依次均勻噴涂在碳纖維復(fù)合材料基底上并固化，得到梯度化cnt電熱涂層；

6、步驟3，將銅箔膠帶貼于梯度化cnt電熱涂層兩端，完全貼合后充當(dāng)電熱層電極；

7、步驟4，將聚氨酯乳液均勻分散在無(wú)水乙醇中，并噴涂于貼有銅箔電極的梯度化電熱層表面，固化后，于電熱層表面構(gòu)建絕緣層，即得梯度化cnt電熱涂層。

8、優(yōu)選地，步驟1中，所述碳纖維復(fù)合材料板尺寸為100mm×100mm×1mm。

9、優(yōu)選地，步驟1中，所述超聲波清洗的時(shí)間為1h，所述烘干的時(shí)間為1h。

10、優(yōu)選地，步驟2中，所述固化的溫度為80℃，時(shí)間為1h。

11、優(yōu)選地，步驟2中，所述cnt@聚氨酯混合導(dǎo)電涂料通過(guò)如下方法制備得到：

12、1)分別將0.06g、0.09g和0.12g?cnt加入30g無(wú)水乙醇中，攪拌均勻后置于超聲波清洗機(jī)中振蕩15min，獲得cnt懸浮液；

13、2)在不同含量的cnt懸浮液中分別加入10g?pu乳液，磁力攪拌1h確保溶液混合均勻，制成cnt含量分別為6％、9％和12％的cnt@聚氨酯混合涂料。

14、優(yōu)選地，步驟2中，所述噴涂的壓力為6bar。

15、優(yōu)選地，步驟3中，所述銅箔膠帶的尺寸為100mm×10mm×0.06mm。

16、優(yōu)選地，步驟4中，所述梯度化cnt電熱涂層的厚度為150μm-250μm。

17、本發(fā)明的原理：通過(guò)將導(dǎo)電性優(yōu)異的碳納米管摻雜進(jìn)聚氨酯中，從而調(diào)控碳納米管填料含量，制備出不同cnt含量的cnt@聚氨酯導(dǎo)電涂料，采用簡(jiǎn)單噴涂工藝將碳納米管含量由小到大的涂料依次均勻噴涂于碳纖維復(fù)合材料表面并固化，在梯度化cnt電熱涂層的表面粘貼銅箔膠帶充當(dāng)電極，并在此基礎(chǔ)上噴涂聚氨酯乳液并固化，構(gòu)建絕緣層。

18、本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

19、(1)本發(fā)明通過(guò)梯度化設(shè)計(jì)，讓cnt最低含量的電熱涂層作為底層，增加了涂層與碳纖維復(fù)合材料基底間的附著力；cnt中含量的涂層作為中間過(guò)渡層；cnt高含量的涂層作為頂層，實(shí)現(xiàn)高效電熱能力。

20、(2)本發(fā)明通過(guò)在cnt含量為12％電熱涂層表面構(gòu)建電極，誘導(dǎo)梯度化涂層熱量聚集與涂層表面，實(shí)現(xiàn)一定程度上的定向傳熱功能，無(wú)人機(jī)低能耗/高效防/除冰系統(tǒng)構(gòu)建提供了基礎(chǔ)。

21、(3)本發(fā)明在梯度化涂層最外表制備絕緣涂層，不僅減少了梯度化cnt電熱涂層的粗糙度，更有利于提升涂層的防/除冰性能；而且還有效提高了涂層在進(jìn)行防/除冰工作時(shí)的安全性，為其商業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

技術(shù)特征：

1.一種梯度化cnt電熱涂層制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的梯度化cnt電熱涂層制備方法，其特征在于，步驟1中，所述碳纖維復(fù)合材料板的尺寸為100mm×100mm×1mm。

3.如權(quán)利要求1所述的梯度化cnt電熱涂層制備方法，其特征在于，步驟1中，所述超聲波清洗的時(shí)間為1h，所述烘干的時(shí)間為1h。

4.如權(quán)利要求1所述的梯度化cnt電熱涂層制備方法，其特征在于，步驟2中，所述固化的溫度為80℃，時(shí)間為1h。

5.如權(quán)利要求1所述的梯度化cnt電熱涂層制備方法，其特征在于，步驟2中，所述cnt@聚氨酯混合導(dǎo)電涂料通過(guò)如下方法制備得到：

6.如權(quán)利要求1所述的梯度化cnt電熱涂層制備方法，其特征在于，步驟2中，所述噴涂的壓力為6bar。

7.如權(quán)利要求1所述的梯度化cnt電熱涂層制備方法，其特征在于，步驟3中，所述銅箔膠帶的尺寸為100mm×10mm×0.06mm。

8.如權(quán)利要求1所述的梯度化cnt電熱涂層制備方法，其特征在于，步驟4中，所述梯度化cnt電熱涂層的厚度為150μm-250μm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種梯度化CNT電熱涂層制備方法；包括：步驟1，將碳纖維復(fù)合材料板進(jìn)行砂紙打磨后置于盛有無(wú)水乙醇的培養(yǎng)皿中，超聲清洗后，烘干，得預(yù)處理的基底；步驟2，分別將碳納米管不同含量的CNT@聚氨酯混合導(dǎo)電涂料依次均勻噴涂在碳纖維復(fù)合材料基底上并固化，得到梯度化CNT電熱涂層；步驟3，將銅箔膠帶貼于梯度化CNT電熱涂層兩端，貼合后充當(dāng)電熱層電極；步驟4，將聚氨酯乳液分散在無(wú)水乙醇中，并噴涂于貼有銅箔電極的梯度化電熱層表面，固化后，于電熱層表面構(gòu)建絕緣層，即得梯度化CNT電熱涂層。本發(fā)明梯度化設(shè)計(jì)顯著增大涂層與基底間粘附力，通過(guò)合理的電極位置排布，誘導(dǎo)涂層實(shí)現(xiàn)定向傳熱，為新一代無(wú)人機(jī)防/除冰系統(tǒng)構(gòu)建提供了新思路。

技術(shù)研發(fā)人員：沈一洲,周祥皇,王禎
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2