[发明专利]一种防结霜的膜及对低温易结霜表面处理的方法

说明书

本发明提供一种防结霜的膜及对低温易结霜表面处理的方法。制备所述防结霜的膜的原料包含抗冻蛋白和散热材料。所述抗冻蛋白为鱼类抗冻蛋白、昆虫抗冻蛋白、植物抗冻蛋白、细菌抗冻蛋白中的一种或多种，与本领域中常用的散热材料在低温易结霜的表面以层层组合或是分散的方法形成了防结霜的膜，在霜形成的过程中，所述膜能有效地抑制冰晶的生成及成长，并消除水的过冷度。将该膜使用在空调系统、冷藏运输、航空航天等系统内易结霜的表面，能有效地阻止或延缓表面结霜。

技术领域

本发明涉及表面处理领域，更具体地，涉及一种防结霜的膜及对低温易结霜表面处理的方法。

背景技术

结霜现象广泛存在于空调系统、冷藏运输、航空航天等生产、生活的各个领域，带来许多不利影响。在空调系统中，霜层的存在会增加换热热阻，降低传热系数，同时可能会堵塞空气流道，增大流动阻力，导致设备换热量下降，甚至使设备出现故障。在冷藏运输过程中，结霜会导致设备不能正常工作，储运的食品品质受到影响。结霜在航空航天领域有非常严重的危害，当机翼及螺旋桨叶上结霜后，霜层会改变飞机的空气动力特性和飞行特性，增加飞行阻力，影响飞机安全运行；发动机进气道结霜会导致进气速度场分布不均，从而引起叶片振动，造成机械损伤，甚至可能导致发动机损坏或熄火；驾驶室挡风玻璃结霜会干扰驾驶员视线，影响飞行安全；天线结霜可能导致通讯中断；探头结霜会影响对飞机运行参数的测量，导致错误估计飞机状态等。结霜对航天器的发射也会有影响。

目前除霜的方式有空气除霜、电热除霜、水力除霜、热气除霜及蓄能除霜的方式，这些方法共同的特点是结霜以后的补救行为，有些方法存在能耗高的问题，如电热除霜，而有些方法受外界条件的限制，如空气除霜等。也有一些经过处理材料表面从而延缓结霜的方法，专利CN103965294A公布了一种抗冻多肽，涉及该抗冻多肽的仿生抗冻表面，其筛选方法及应用，在材料表面涂覆抗冻多肽，从而延缓表面结霜的方法，但该方法的缺点在于虽然在材料表面涂覆了抗冻蛋白暂时抑制了冰晶的生长，但水仍然处于过冷状态，如果不将该部分显热释放，水会达到更大的过冷度，最后依然会结霜。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的防结霜的膜，制备所述膜的原料包括抗冻蛋白和散热材料。

本发明将包括有抗冻蛋白和散热材料的材料制成膜，将其覆盖在低温易结霜表面时，在霜形成的过程中，能有效地抑制冰晶的生成及成长，并消除水的过冷度，从而阻止或延缓结霜。

本发明的抗冻蛋白可以为本领域中常用的抗冻蛋白，优选为鱼类抗冻蛋白、昆虫抗冻蛋白、植物抗冻蛋白、细菌抗冻蛋白中的一种或多种，更优选为鱼抗冻蛋白和/或昆虫抗冻蛋白，进一步优选为提取自生活于寒冷地区的鱼或昆虫中的抗冻蛋白，最优选为低温海洋鱼抗冻蛋白或寒冷地区昆虫抗冻蛋白，更优选为寒冷地区昆虫抗冻蛋白。

其中，寒冷地区昆虫抗冻蛋白具有相似的结构，可以使用本领域中市售的昆虫抗冻蛋白，可以使用如黄粉虫抗冻蛋白、云山卷叶蛾抗冻蛋白和赤翅甲抗冻蛋白，本发明实施例中优选使用黄粉虫抗冻蛋白，在本发明的具体实施例中以该类昆虫抗冻蛋白作为寒冷地区昆虫抗冻蛋白作进一步详述。

其中，低温海洋鱼抗冻蛋白可以为大牛尾鱼抗冻蛋白、长角杜父鱼和南极鲇鱼类抗冻蛋白，在本发明的具体实施例中以该类抗冻蛋白作为低温海洋鱼抗冻蛋白作进一步详述。

在本发明中，散热材料用于消除未结霜的水的过冷度，并将冷量释放出去，从而从根本上抑制结霜，散热材料可以为本领域中常用的导热材料，如金属、金属的氮化物、金属的氧化物、氮化硅、氧化硅中的一种或多种，优选为金属，更优选为铜和/或银。其中，散热材料优选为粉末状。在具有上述功能的前提下，散热材料也可用于将抗冻蛋白附着在材料表面，起到粘结抗冻蛋白并使其均匀涂覆的作用，可供选择的散热材料也可以是导热的脂类或导热脂类与上述常用的导热材料的组合。