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上海麥加涂料有限公司劉正偉/風電涂料總工程師
非常感謝，很高興代表上海麥家涂料做葉片防掛冰涂料的探討，第一章 葉片結冰分類及機理；第二章 防冰涂料分類；第三章 （超）疏水型葉片防冰涂層原理、失效機制以及效果；第四章 潛在解決方案。第一章介紹葉片部結冰分類以及機理。
首先葉片冰層分為兩類，第一類是降水覆冰，第二是凝露覆冰。葉片結冰過程可歸納為三個過程：液態水分子與物體表面相接觸（碰撞）；界面熱力學條件的改變，觸發了水的相變；冰晶附著力使其殘留于表面；過冷水滴與冰晶撞擊后在冰晶上持續積累，形成結冰
我們看一下防掛冰的分類，有一個超疏水型涂料，這款涂料是市面上應用的類型，通過延遲過冷水滴的相變，并在發生相變前，外力擾動驅散過冷水滴，同而實現防冰。第二是電發熱型功能涂料，還有犧牲性臨時防護涂料，還有其他的類型，時間所限不多做介紹。
葉片要疏水要具有一個特點，就是要低于表面能，市面上用了第一個原理，就是低表面能，第二個就是荷葉效應，這個超疏水特有的。防冰涂料在2011年已經在賣了，我們看一下葉片涂料在涂層所面臨的一些挑戰，這里面有一些物理和化學的，也有其他的因素，比如說物理破壞就是雨蝕，沙蝕，冷熱循環，除此之外還有化學腐蝕，最主要是光化學腐蝕，比如說紫外老外，還有一些酸堿分解，以及水解，污染，污染物對葉片疏水性能造成很大的影響。
圖中紅色的標識是指表現最為苛刻三個關鍵點，其他相對而言，它的影響會弱一些。我們先看一個比較簡單的冷熱水管，大家可以看，經過10個結冰熔化，十個循環之后，冰層在涂層表面附著力幾乎是一個直線上升的態勢，但是粉色的線反而不斷下降。為何疏水涂層沒有良好防冰效果，雨蝕一般具有破壞作用，常規的涂料，尤其是防冰涂料，本身受一些客觀因素的制約，不太可能做成專用的材料，具有超強的防腐蝕效果。一般 表面有一個小小的破損不影響葉片使用，但是對防冰材料而言，表面有一個小小的破壞，效果幾乎宣布失敗。還有一個紫外老化的問題，疏水涂料在100小時測試之后，雖然顏色沒有發生變化，一切一切都是完美，但是這個時候疏水性實際衰減跟常規葉片材料同等層次的水平。一百小時的光照測試，也僅僅相當于2到8個月的時間，目前為止，經過一些努力測試，可以把時間延長到24個月，但是僅僅延長到24個月。 最后就是污染，污染是最致死，短則一天可以讓圖無論涂層喪失效果，到5月份昆蟲就產生了蟲蝕，最常見PM2.5不斷積累，最短一天，最長不超過兩個月，如果不清洗的話，疏水效果基本失效。
這個是在2012年我們的一個跟蹤實驗，運行一年以后，近景或多或少還是有一定的效果，一年以后，有疏水狀的痕跡，也有片狀的大面積結冰的存在。很遺憾局部上仍然有呈片狀大面積的結冰。我們做一個小結，局部結冰成顆粒狀，大面積結冰情況仍存在。
我們在實驗室做一個簡單的模擬，環境溫度負10的條件下，經過10分鐘后，翼型前緣結冰嚴重。在該實驗條件下，各種涂料表現無明顯差異，測試條件有待改進，實驗結果也需另行驗證。風場實際防冰效果有限，實驗室模擬防冰效果不佳，我們的展望是什么？就是繼續搜集超高疏水型防冰涂料在風場的實際數據，建立專用防冰凍實驗室，以作全面深入的模擬測試。
第四潛在解決方案：石墨烯型吸微波涂料；犧牲性臨時防護涂料。依靠微波發射器輻射微波，涂料吸收熱量后升溫將冰融化；由瑞典能源局贊助的 “Deicing of Wind Turbines using Microwave Technology”項目使用摻雜碳納米管的涂料吸收微波，除冰實驗成功。
犧牲性臨時防護涂料，借鑒船舶犧牲油漆“自拋光“原理，壽命短暫（3天~30天）冰層附著到一定厚度（約20mm）后依靠葉片離心力甩出。20mm厚度層甩脫所需的等效離心剪切應力。1、理論所需離心剪切應力1.2KPa；2、超疏水型涂層實測值為50-200KPa；3、犧牲性防冰涂層實測值約1.0KPa。初版原型產品同時具有低的接觸角滯后特性，優良的疏水性能可以明顯延遲結冰。 謝謝大家！
