飞机结冰特性及防除冰技术新突破,没有动力化

类别:公司新闻    发布时间:2020-03-24 17:24

科学探索飞机结冰特性及防除冰技术重大突破,没有动力化学物质下除冰新方法。一种在没有动力或化学物质的情况下消除积冰的新方法。

从飞机机翼到架空输电线路到风力涡轮机的巨型叶片,冰的积聚可能导致从性能受损到灾难性故障的各种问题。但是防止这种堆积通常需要能量密集的加热系统或对环境有害的化学喷雾剂。现在,麻省理工学院的研究人员已经开发出一种完全被动的太阳能方式来对抗积冰。

该系统非常简单,基于三层材料,可以施加或甚至喷涂到待处理的表面上。它收集太阳辐射,将其转化为热量,并散发热量,使熔化不仅仅局限于直接暴露在阳光下的区域。并且,一旦应用,它不需要进一步的动作或电源。它甚至可以使用人工照明在夜间进行除冰工作。

“结冰是飞机,风力涡轮机,电力线,海上石油平台以及许多其他地方的主要问题,”瓦拉纳西说。 “绕过它的常规方法是除冰喷雾或加热,但这些都有问题。”

受到太阳的启发。通常用于飞机和其他应用的除冰喷雾剂使用乙二醇,这是一种对环境不友好的化学品。出于成本和安全原因,航空公司不喜欢使用主动加热。瓦拉纳西和其他研究人员已经研究过使用超疏水表面以防止被动结冰,但这些涂层可能会受到霜冻形成的影响,这些涂层往往会填充微观纹理,使表面具有脱冰特性。

作为另一种探究线,瓦拉纳西和他的团队考虑了太阳给予的能量。 他说,他们希望看到“有没有办法捕获热量并以被动方式使用它”。 他们发现有。

研究小组发现,没有必要产生足够的热量来融化形成的大部分冰。 所需要的只是边界层,即冰与表面相遇的地方,融化到足以形成一层薄薄的水,这将使表面滑动到足以使任何冰块刚刚滑下。 这就是团队用他们开发的三层材料所取得的成就。

顶层是吸收器,它捕获入射的阳光并将其转化为热量。 瓦拉纳西说,该团队使用的材料效率很高,吸收了95%的入射阳光,仅有3%的重新辐射。

原则上,该层本身可以帮助防止结霜,但有两个限制:它只能直接在阳光下工作,大部分热量会丢失回基板材料 - 飞机机翼或电力线, 例如 - 并没有帮助除冰。

因此,为了弥补定位,该团队增加了一个涂层 - 一层非常薄的铝层,厚度仅为400微米,由其上方的吸收层加热,非常有效地将热量横向散布,覆盖整个表面。 选择的材料具有“足够快的热响应,因此加热比冷冻更快,”瓦拉纳西说。

最后,底层只是泡沫绝缘层,以防止任何热量向下浪费并将其保持在表面所需的位置。“除了被动除冰之外,光热阱还能保持高温,从而完全防止结冰,”达什说。然后将由廉价的市售材料制成的三层粘合在一起,并粘合到需要保护的表面上。 研究人员表示,对于某些应用来说,这些材料可以一次一层喷涂到表面上。

该团队进行了广泛的测试,包括材料的真实户外测试和详细的实验室测量,以证明系统的有效性。

瓦拉纳西说,该系统甚至可以找到更广泛的商业用途,例如防止屋顶,房屋,学校和其他建筑物结冰的面板。 该团队计划继续研究该系统,测试其寿命和最佳应用方法。 但他说,基本系统几乎可以立即用于某些用途,特别是固定应用。