[发明专利]电加热防冰涂层和电加热防冰器件及它们的制备方法

说明书

本发明涉及涂层制备领域，具体涉及电加热防冰涂层和电加热防冰器件及它们的制备方法。该涂层包括隔热层、设置在所述隔热层上的铜质电加热层和疏水表面层；其中，所述铜质电加热层中，铜质材料的表面分布有低表面能物质修饰的氧化铜纳米结构；其中，至少部分所述氧化铜纳米结构突出所述疏水表面层，且至少部分所述氧化铜纳米结构的表面包裹有所述疏水表面层。本发明采用电加热层和疏水表面层共同作用，材料成本低，制备工艺简单，经济可靠，防冰和除冰效果非常明显，可极大降低因结冰造成的经济损失，具有工业化应用的前景。

技术领域

本发明涉及涂层制备领域，具体涉及一种电加热防冰涂层和电加热防冰器件及它们的制备方法。

背景技术

防冰涂层在许多基础设施、运输及冷却系统中对于提高安全性具有非常重要的影响。疏水涂层的抗结冰原理是基于疏水表面的憎水性能和微观结构，使得水滴与涂层表面的接触面积变小，减小水对基材表面的附着力，并延缓水滴在涂层表面结冰的时间，使得水滴或冰更容易脱离基材表面。

目前，常用的除冰技术有机械除冰、加热除冰、涂层除冰等，机械除冰效率低，涂层除冰具有涂层易损坏以及除冰效果不理想的问题。CN110629151A公开了一种新型电加热涂层及其制备方法，包括Al基板和电加热层，所述电加热层包括结合层、电绝缘层、导电层，所述结合层为NiCr涂层，所述电绝缘层为Al₂O₃，所述导电层为NiCr涂层。该方法制备得到的电加热涂层存在除冰效果不佳以及寿命短等问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的防冰性能差、除冰效率低和寿命低的问题，提供一种电加热防冰涂层和电加热防冰器件及它们的制备方法，该电加热防冰涂层能够有效提高防冰性能和除冰效率，同时能够延长其寿命。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种电加热防冰涂层，该涂层包括隔热层、设置在所述隔热层上的铜质电加热层和疏水表面层；

其中，所述铜质电加热层中，铜质材料的表面分布有低表面能物质修饰的氧化铜纳米结构；

其中，至少部分所述氧化铜纳米结构突出所述疏水表面层，且至少部分所述氧化铜纳米结构的表面包裹有所述疏水表面层。

优选地，所述氧化铜纳米结构为棒状纳米结构和/或针状纳米结构。

本发明第二方面提供一种电加热防冰涂层的制备方法，该方法包括：

（1）隔热层的制备：对隔热涂料进行成层处理，得到隔热层；

（2）铜质材料的制备：对铜质原料依次进行退火和低表面能处理，得到铜质材料，其表面分布有低表面能物质修饰的氧化铜纳米结构；

（3）电加热防冰涂层的制备：向隔热层上铺设所述铜质材料，形成铜质电加热层，向所述铜质电加热层上第二施加第二疏水涂料，形成疏水表面层，得到电加热防冰涂层；

其中，所述第二施加使得至少部分所述氧化铜纳米结构突出所述疏水表面层，且至少部分所述氧化铜纳米结构的表面包裹有所述疏水表面层。

本发明第三方面提供如上所述的方法制备的电加热防冰涂层。

本发明第四方面提供一种电加热防冰器件，所述器件包括基材以及电加热防冰涂层；

其中，所述电加热防冰涂层包括如上所述的电加热防冰涂层，所述电加热防冰涂层通过隔热层与基材连接。

本发明第五方面提供一种电加热防冰器件的制备方法，该方法包括：将如上所述的电加热防冰涂层施加到基材上，使得所述基材与所述电加热防冰涂层通过隔热层连接，得到电加热防冰器件。