余明明, 张 昳, 梁 璐, 王智勇

（中国航发北京航空材料研究院 隐身与涂料所，北京 100095）

飞机飞行过程中，云层中的过冷水滴撞击机翼前缘等迎风面部位后冻结成冰，不仅增加了机体质量，而且破坏了飞行器的气动外形，造成飞行器操纵性下降、稳定性减弱，严重威胁飞行安全[1-7]。常用的防除冰技术有物理除冰（如机械除冰、加热除冰）、化学除冰（如喷洒盐水、抗结冰剂）和被动防冰，其中，物理除冰和化学除冰存在工作强度大、效率低、污染环境及受时间、空间的限制等诸多问题；被动防冰是指在基体表面构建抗结冰功能涂层，从而减少冰对基体表面的黏附力和覆冰量的技术。相对于物理法和化学法来说，防冰涂层技术具有成本低、耗能少、易于实施等特点，是一种理想的防冰方法，具有极大的应用价值[8]。研究表明，基体表面结冰与其和水分子的相互作用力有关，作用力越大，冰的黏附强度就越高[9-10]。亲水表面与水相互作用力较大，容易吸附水分，会加速结冰；而水滴与疏水表面接触面积小，接触时间短，因而疏水表面具有抗结冰性能。通过改变涂层表面的化学组成，降低涂层的表面能，提高疏水性，可减少表面冰的黏附力[11]。低表面能涂层表面比较平整光滑，以杨氏方程描述的理论模型为依据，通过引入低表面能含氟或有机硅等官能团来改变涂层基体材料的化学组成或结构，降低涂层的表面能，提高水接触角，从而达到憎水抗结冰的目的[12-15]。此外，当飞机飞行时，机翼前缘易受到气流中的尘埃、砂石、冰雹的冲蚀、磨蚀和雨滴的雨蚀，有机硅等低表面能涂层机械强度低、附着力差，使用过程中容易损坏，在多个结冰、除冰循环后，其防冰能力会逐渐丧失。……