德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会北京代表处
防冰涂料保护人类和机器安全

无论在哪里,一旦又湿又冷,冰冻很快就会成为麻烦。冰可能会损害机器、车辆和建筑物的功能,甚至在最坏的情况下会造成巨大损失。 纺织品和户外设备也需要有效的防冰冻措施,使其得到最好的保护,从而能继续发挥作用。 因此,我们在弗劳恩霍夫界面技术与生物工程研究所开发了多种防冰涂料,可将物体表面的冰减少90%。


 
在冬季,地面结的冰层是道路事故发生的常见原因——但冰冻带来的巨大问题不仅仅在道路交通这一个方面。 几乎在任何地方,如果潮湿和严寒同时出现,冰很快就会成为干扰因素甚至是危险源。冰可能会影响车辆,机器或单个建筑构件的功能。

相关的例子有很多。飞机机翼必须以高昂的价格一次又一次除冰,以维持其空气动力学性能。 在风力涡轮机中,冰冻会使转动叶片失衡并使其严重受损。以前的解决方案 是加热转子或关闭风轮,都需要大量的能源和资金。 太阳能电池板、架空电力线和建筑物也容易受到与冰冻相关的干扰或损坏。这一问题在纺织和体育用品行业也有着重大影响。此外,还应尽可能保证冬季服装和户外装备的防护功能和抗寒能力。

弗劳恩霍夫界面技术与生物工程研究所,我们解决了结冰的问题,并开发了防冰涂料和防冰复合材料,可以用于不同用途。 “接口技术与材料科学”部门的团队成功地将各表面和防冰材料结合,使结冰减少了90%。我们为此生产了防水微米和纳米结构层,使水在零度以下也能保持液态,因此根本不会结冰。其原理是:这些结构层不给试图冻结的水表面提供任何结晶核,使水保持在“过冷”(英语:supercooled)状态。


强过冷状态下仍然为液态的水滴在等离子体功能化的纳米结构薄膜上的热成像图。©弗劳恩霍夫界面技术与生物工程研究所

我们所处理的材料具有耐候性,防尘性和易清洁性。此外,材料的生产成本低且十分环保。由于我们开发了精加工工艺,油漆,金属或塑料等各种材料都可以轻松加工。我们的防冰设备也可以用作粘性薄箔或涂料。

这项应用是用等离子体制造出一个被动防冰涂层而得以实现的。利用该技术,防冰的微米和纳米结构层能够在耐冲击的防震聚氨酯(PU)或其他材料表面上分散开。我们将想要处理的表面放入一个真空箱中,让箱中的等离子体改变其表面。在这一步骤后,水滴到覆有涂层的表面时会凝聚成一个球形液滴,由于表面相互作用力最小化而滚落,因而无法冻结在表面上。

我们会根据需求或具体应用继续在界面技术与生物工程研究所开发防冰涂层工艺。压花工艺可以在表面上生成任意细微的结构,这进一步降低了冰的粘附性。还可以将被动涂层与可加热的表面涂层相结合。 这是一项潜力无穷的技术,因为兼具主动和被动防冰表面功能化可以十分智能地对变化的环境条件作出反应。

服务范围

弗劳恩霍夫界面技术与生物工程研究所“界面技术和材料科学”研究部门开发了对表面的等离子体修改工艺。通过这一工艺,可以形成除了防冰涂层外的具有特殊性能的创新涂层,如耐刮擦或耐磨涂层,防粘涂层和防侵蚀隔离涂层。等离子技术可以通过各种方式对表面进行功能化,或赋予新的特性,还可以开发清洁和灭菌工艺。

我们的服务范围包括工艺和相关设备的开发升级。我们为客户和合作伙伴提供全面的评估、建议、建立等离子工艺作为技术替代的可行性研究,和等离子技术领域的专利文献研究。

项目合作

我们的技术,包括特殊防冰工艺,潜在用途一般而言都极为多样化。这就是为什么我们一直在寻找工业和科学领域的新的项目合作伙伴,以共同开发新的应用领域。我们很乐意为您解答有关防冰设备和其他涂料的问题,并提供相关建议。

我们尤为迫切地寻找合作伙伴来对开发出的可粘贴式防冰PU薄膜的应用进行测试。这些薄膜可以粘贴到要保护的物体上而不需进行涂抹。这就使防冰冻保护在时间和地点上变得十分灵活。