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科研进展·碳纳米管柔性薄膜应用于翼型结构除冰防冰

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Flexible nanocomposite electrothermal films based on carbon nanotubes and waterborne polyurethane with high reliability, stretchability and low-temperature performance for wind turbine blade deicing
近日,哈尔滨工业大学(威海)在翼型除冰领域,研发了一种基于碳纳米管的柔性电热薄膜。该薄膜非常轻薄、仅有头发丝的厚度,可与玻纤、碳纤等复合材料兼容,可作为加热元件置于风电叶片、飞机机翼、飞机头部等部件表层,起到除冰、防冰的作用,有效地消除安全隐患。该材料具有可弯曲/拉伸发热、发热均匀、发热迅速、发热面积大的特点,与传统方式相比,可靠性更高、能源利用效率更高、除冰更迅速。
相关成果发表在复合材料期刊Composites PartA上 (Flexiblenanocomposite electrothermal films based on carbon nanotubes and waterbornepolyurethane with high reliability, stretchability and low-temperatureperformance for wind turbine blade deicing,中科院一区期刊,IF9.463)。
空气中运动的风电叶片以及飞机机翼,在低温、高湿的条件下,非常容易结冰。冰层会造成翼型件升力减小、阻力变大、气动特性恶化,严重时可导致飞机坠毁、风机倒塌,因此研制新型高效除防冰材料是保障风电叶片安全运行、飞机安全飞行的重要课题。
项目组攻克了碳纳米管分散的难题,采用卷对卷涂布工艺批量制备出了轻柔的碳纳米管复合薄膜,并采用热压工艺,实现了高可靠性的薄膜封装,制备的电热薄膜具有防水和抗弯折的特性。电热膜的厚度在0.2-0.3mm,平均密度仅约1.7 g/cm3,加热速率可达60 °C/min,经过100 000次弯折和2 %的应变,电热性能基本没有损失,电极间距可达5 m。电热薄膜可超低温启动(-40℃),适用于玻纤/碳纤复合材料,实验表明:此种材料可快速、有效地去除翼型结构的表面冰层。碳纳米管柔性薄膜将为各种严苛条件下的翼型界面除冰(风电叶片、飞机机翼、机头等),提供新型的原位电热模块。
碳纳米管柔性薄膜、发热片、除冰风电叶片、除冰过程照片

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来源:碳纤维生产技术
复合材料LMS材料
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首次发布时间:2024-06-23
最近编辑:2月前
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