80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

搜索:  
浙工大馮杰/涂書(shū)畫(huà)團(tuán)隊(duì) Prog. Org. Coat.: 在風(fēng)電葉片抗雨蝕涂層研究方面取得進(jìn)展
2025-02-01  來(lái)源:高分子科技

  近期,浙江工業(yè)大學(xué)馮杰/涂書(shū)畫(huà)科研團(tuán)隊(duì)成功制備了具有優(yōu)異抗雨蝕性、高彈性、牢固的穩(wěn)定疏水涂層。該彈性疏水涂層在保護(hù)海上風(fēng)葉片抗雨蝕方面顯示出巨大的應(yīng)用潛力。論文發(fā)表在Progress in Organic Coatings》雜志上發(fā)表了一篇題為“Highly elastic and stable hydrophobic coatings with excellent rain erosion resistance for wind turbine blades”上(2025, 200, 109013


  風(fēng)能作為一種清潔且豐富的可再生能源,可以通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能。風(fēng)是一種清潔能源。風(fēng)葉片由環(huán)氧樹(shù)脂加玻纖復(fù)合制備而成,為了保護(hù)環(huán)氧樹(shù)脂不受UV破壞,使用涂層保護(hù),目前涂層一般用聚丙烯酸酯類(lèi)、聚氨酯類(lèi)。西北的風(fēng)電葉片怕風(fēng)沙磨損,西南高原的怕凍雨結(jié)冰,沿海的則怕雨水侵蝕。雨水侵蝕是由反復(fù)和高速的液滴撞擊引起的,造成點(diǎn)蝕或剝落形式的損壞。由于葉片表面粗糙度的增加,被侵蝕的葉片導(dǎo)致空氣阻力顯著增加,從而使年發(fā)電量減少25%。在風(fēng)電設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)中,維修風(fēng)機(jī)葉片是最昂貴、最耗時(shí)的,在使用壽命為20年的長(zhǎng)期運(yùn)行中,約占總成本的35%這對(duì)于風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展來(lái)說(shuō),無(wú)疑是一個(gè)巨大的阻礙。所以,研發(fā)出一種能夠有效抵抗酸雨侵蝕的葉片保護(hù)涂層,已經(jīng)成為風(fēng)電領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。


  雨水侵蝕的核心機(jī)理是:一方面,沿海地區(qū)的雨水一般呈弱酸性,長(zhǎng)期酸雨浸潤(rùn)導(dǎo)致聚丙烯酸酯的酯鍵水解,導(dǎo)致涂層脫落,另一方面,雨水高速?zèng)_擊導(dǎo)致脆性涂層開(kāi)裂,進(jìn)一步加速了涂層水解。因此涂層必須具有穩(wěn)定疏水性和彈性。該論文以低Tg的含氟羥丙乳液(FHA)為基質(zhì)、水溶性聚醚多元醇(PPG)為彈性成分、水性封閉型異氰酸酯為交聯(lián)劑,通過(guò)優(yōu)化配方和工藝,成功制得了具有高彈性、穩(wěn)定疏水、優(yōu)異抗雨蝕性能涂層。FHA乳液憑借其含氟特性,賦予了涂層良好的疏水性,能有效阻止雨水的侵蝕。PPG則為涂層增添了出色的彈性,使其在面對(duì)雨滴的高速?zèng)_擊時(shí),能通過(guò)彈性變形來(lái)緩沖沖擊力,減少損傷。封閉型多異氰酸酯能夠?qū)?/span>FHAPPG以及環(huán)氧樹(shù)脂基底緊密地交聯(lián)在一起,形成一種穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)1)。


1以含氟羥丙乳液為主體,構(gòu)建彈性、穩(wěn)定疏水涂層用于風(fēng)電葉片抗雨蝕


  表12FHA彈性體的性能表征結(jié)果。隨著PPG用量增加,涂層斷裂伸長(zhǎng)率和拉伸強(qiáng)度增加,而彈性模量降低,可以吸收應(yīng)力變形并抵抗雨滴沖擊。在pH=4模擬酸雨中浸泡48小時(shí)后,與羥基丙烯酸乳液(HA)涂層相比,FHA涂層仍然保持更好的柔韌性、抗沖擊性和機(jī)械強(qiáng)度。


1.不同配方HAFHA涂層的力學(xué)性能


2.酸雨浸泡前后不同涂層的斷裂伸長(zhǎng)率(a拉伸強(qiáng)度(b抗沖擊性高度(c);(d)不同涂層圍繞棒彎曲而不失效的最小棒直徑。


  對(duì)涂層的潤(rùn)濕性水滴接觸角(WCA)進(jìn)行測(cè)量,如3a所示,FHA疏水涂層改善了表面性能,具有高疏水性。傳統(tǒng)的羥丙涂層疏水性較差。通過(guò)模擬酸雨pH=4浸泡的WCA變化來(lái)表征疏水穩(wěn)定性。如3b所示,FHA涂層浸泡7天,接觸角保持在105°以上,表現(xiàn)出良好的疏水穩(wěn)定性HA涂層則迅速失去疏水性能,難以抵抗酸雨的滲透。4a顯示,在酸雨模擬液的沖擊下,與未交聯(lián)的FHA涂層相比,交聯(lián)的FHA涂層能更好地抵抗雨水沖擊。HA涂層的疏水性在酸雨沖擊下迅速降低,而FHA涂層可以更長(zhǎng)時(shí)間地保持疏水性。但純凈水沖擊下,接觸角變化情況跟模擬酸雨近似(4b),這說(shuō)明短時(shí)間(48 h)內(nèi),接觸角下降主要是由羥基等極性基團(tuán)的向外翻轉(zhuǎn)導(dǎo)致的,酯鍵尚未到模擬酸雨影響而斷裂。


3.不同涂層在酸雨模擬液中浸泡后的水接觸角變化(b圖為a圖的局部放大)。


  這種新型的高彈性穩(wěn)定疏水涂層,為風(fēng)葉片的防護(hù)帶來(lái)了新的曙光。它有望解決葉片被雨水侵蝕的難題,為風(fēng)能的高效、可持續(xù)利用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。相信在未來(lái),隨著材料科學(xué)和技術(shù)的不斷進(jìn)步,將會(huì)有更多性能優(yōu)異的涂層材料被研發(fā)出來(lái),進(jìn)一步推動(dòng)風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。


4.a模擬酸雨(pH=4)侵蝕和(b)純水侵蝕2天后涂層的水接觸角變化。


  表2給出了兩種涂層在葉片(環(huán)氧玻璃纖維增強(qiáng)材料)表面的附著力。FHA涂層和HA涂層在環(huán)氧樹(shù)脂基材上均具有良好的附著力。FHA涂層的硬度為2H,小于HA涂層4H硬度。柔軟彈性的FHA涂層更有利于抵抗雨水侵蝕。


2. FHA涂層和HA涂層的附著力和硬度


  這種新型的高彈性穩(wěn)定疏水涂層,為風(fēng)葉片的防護(hù)帶來(lái)了新的曙光。它有望解決葉片被雨水侵蝕的難題,為風(fēng)能的高效、可持續(xù)利用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。相信在未來(lái),隨著材料科學(xué)和技術(shù)的不斷進(jìn)步,將會(huì)有更多性能優(yōu)異的涂層材料被研發(fā)出來(lái),進(jìn)一步推動(dòng)風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。


  原文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0300944024008051


  下載:Highly elastic and stable hydrophobic coatings with excellent rain erosion resistance for wind turbine blades

版權(quán)與免責(zé)聲明:中國(guó)聚合物網(wǎng)原創(chuàng)文章?锘蛎襟w如需轉(zhuǎn)載,請(qǐng)聯(lián)系郵箱:info@polymer.cn,并請(qǐng)注明出處。
(責(zé)任編輯:xu)
】【打印】【關(guān)閉

誠(chéng)邀關(guān)注高分子科技

更多>>最新資訊
更多>>科教新聞