纳米氧化锌超疏水涂层用于路面抗凝冰性能试验研究
发布时间：2024-04-21 07:46
在我国冬季,道路容易受冰雪气候的影响造成通行能力下降,尤其在低温、潮湿的环境中路面表面水和水汽容易凝结成薄冰,即常见的自然灾害——凝冰,而凝冰因黏性强、强度大、生长快、消除难等原因,是影响道路系统安全的主要问题之一。凝冰灾害会导致路面的摩擦系数减小从而使车辆在行驶过程中打滑,在弯道处无法克服离心力产生侧翻等危险状况,对车辆行驶造成十分不利的影响,因此道路抗凝冰性能的研究具有重要的工程价值。本文借鉴超疏水材料在航天飞行器和输电线路中防覆冰的研究成果,将超疏水材料应用到路面抗凝冰中,为路面抗凝冰技术提供一种方法。本文基于超疏水材料的基本理论,采用试验和理论分析相结合的方法,对纳米氧化锌超疏水涂层路面的防冰、疏冰性能开展研究。主要研究工作如下:1)基于溶胶-凝胶法制备出纳米氧化锌超疏水材料,并对其表面微结构、化学成分以及润湿性能进行了检测和分析,验证了纳米氧化锌超疏水材料的表面是由纳米级突起构成。2)设计覆冰行为观测方案,观测不同条件下超疏水试件表面和普通混凝土试件表面水的覆冰形貌,并测试试件表面的结冰速率以及覆冰质量,对超疏水涂层表面水的结冰特性进行试验研究。结果表明低温环境下超疏水涂层具...
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 路面抗凝冰主要技术措施及存在问题
1.2.2 超疏水材料制备现状研究
1.2.3 超疏水表面材料应用研究现状
1.2.4 超疏水材料防/除冰现状研究
1.3 本课题研究的意义、内容及技术路线
1.3.1 研究意义
1.3.2 研究内容
1.3.3 研究方法及技术路线
第2章 超疏水基本理论及材料制备
2.1 引言
2.2 超疏水表面润湿性和相关理论基础
2.2.1 润湿性理论
2.2.2 接触角表面的理论接触模型
2.3 纳米氧化锌超疏水材料的制备及其基本性能
2.3.1 原材料的选取
2.3.2 实验试剂及仪器
2.3.3 纳米氧化锌超疏水材料的制备过程
2.3.4 纳米氧化锌超疏水材料测试与表征
2.3.5 纳米氧化锌超疏水材料的微观性能
2.3.6 纳米氧化锌超疏水材料的润湿性能
2.3.7 纳米氧化锌超疏水涂层的抗滑性能
2.4 本章小结
第3章 纳米氧化锌超疏水涂层表面水结冰特性研究
3.1 引言
3.2 纳米氧化锌超疏水涂层对水滴结冰形貌的影响
3.2.1 试验装置
3.2.2 试验方法
3.2.3 试验结果及分析
3.3 纳米氧化锌超疏水涂层对水滴结冰速率的影响
3.3.1 恒定低温-5℃对结冰速率的影响
3.3.2 连续降温对结冰速率的影响
3.4 纳米氧化锌超疏水涂层对覆冰质量的影响
3.4.1 覆冰质量测量方法
3.4.2 洒水温度对覆冰质量的影响
3.4.3 倾斜角度对覆冰质量的影响
3.4.4 降水量对覆冰质量的影响
3.5 本章小结
第4章 纳米氧化锌超疏水涂层路面防冰性能研究
4.1 引言
4.2 超疏水涂层路面的延迟结冰性
4.3 纳米氧化锌超疏水涂层的覆冰黏结力
4.3.1 劈裂试验测试黏结力
4.3.2 MTS万能试验机测试覆冰黏结力
4.3.2.1 MTS覆冰黏结强度测试方法
4.3.2.2 MTS覆冰黏结强度测试结果与分析
4.4 本章小结
第5章 纳米氧化锌超疏水涂层路面疏冰性能研究
5.1 引言
5.2 纳米氧化锌超疏水涂层的疏冰效果
5.2.1 除冰后冰层破碎形貌
5.2.2 超疏水涂层对冰层残留率的影响
5.3 不同环境下结冰疏冰试验研究
5.3.1 冻雨结冰疏冰试验研究
5.3.2 降雪结冰疏冰试验研究
5.4 纳米氧化锌超疏水涂层的循环覆冰试验研究
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 创新点
6.3 后续研究展望
致谢
参考文献
攻读学位期间与学位论文相关科研成果
本文编号：3960597
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 路面抗凝冰主要技术措施及存在问题
1.2.2 超疏水材料制备现状研究
1.2.3 超疏水表面材料应用研究现状
1.2.4 超疏水材料防/除冰现状研究
1.3 本课题研究的意义、内容及技术路线
1.3.1 研究意义
1.3.2 研究内容
1.3.3 研究方法及技术路线
第2章 超疏水基本理论及材料制备
2.1 引言
2.2 超疏水表面润湿性和相关理论基础
2.2.1 润湿性理论
2.2.2 接触角表面的理论接触模型
2.3 纳米氧化锌超疏水材料的制备及其基本性能
2.3.1 原材料的选取
2.3.2 实验试剂及仪器
2.3.3 纳米氧化锌超疏水材料的制备过程
2.3.4 纳米氧化锌超疏水材料测试与表征
2.3.5 纳米氧化锌超疏水材料的微观性能
2.3.6 纳米氧化锌超疏水材料的润湿性能
2.3.7 纳米氧化锌超疏水涂层的抗滑性能
2.4 本章小结
第3章 纳米氧化锌超疏水涂层表面水结冰特性研究
3.1 引言
3.2 纳米氧化锌超疏水涂层对水滴结冰形貌的影响
3.2.1 试验装置
3.2.2 试验方法
3.2.3 试验结果及分析
3.3 纳米氧化锌超疏水涂层对水滴结冰速率的影响
3.3.1 恒定低温-5℃对结冰速率的影响
3.3.2 连续降温对结冰速率的影响
3.4 纳米氧化锌超疏水涂层对覆冰质量的影响
3.4.1 覆冰质量测量方法
3.4.2 洒水温度对覆冰质量的影响
3.4.3 倾斜角度对覆冰质量的影响
3.4.4 降水量对覆冰质量的影响
3.5 本章小结
第4章 纳米氧化锌超疏水涂层路面防冰性能研究
4.1 引言
4.2 超疏水涂层路面的延迟结冰性
4.3 纳米氧化锌超疏水涂层的覆冰黏结力
4.3.1 劈裂试验测试黏结力
4.3.2 MTS万能试验机测试覆冰黏结力
4.3.2.1 MTS覆冰黏结强度测试方法
4.3.2.2 MTS覆冰黏结强度测试结果与分析
4.4 本章小结
第5章 纳米氧化锌超疏水涂层路面疏冰性能研究
5.1 引言
5.2 纳米氧化锌超疏水涂层的疏冰效果
5.2.1 除冰后冰层破碎形貌
5.2.2 超疏水涂层对冰层残留率的影响
5.3 不同环境下结冰疏冰试验研究
5.3.1 冻雨结冰疏冰试验研究
5.3.2 降雪结冰疏冰试验研究
5.4 纳米氧化锌超疏水涂层的循环覆冰试验研究
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 创新点
6.3 后续研究展望
致谢
参考文献
攻读学位期间与学位论文相关科研成果
本文编号：3960597
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