碳纳米纸复合材料及其结构电加热性能研究

摘要

针对目前复合材料应用领域的结冰问题与现象，本文从探索碳纳米纸作为复合材料电加热防除冰热源的角度出发，首先通过实验方法研究碳纳米纸层合板的电加热性能，进一步通过实验与仿真相结合的方式研究机翼/叶片结构在风场中电加热的温度变化规律与传热特性。不但为碳纳米纸在复合材料电加热防除冰方向的应用提供理论依据，而且为工程应用降低成本，提高实验效率。
　　本文首先研究碳纳米纸的制备工艺，提出制备韧性相对较高的混合碳纳米管纸的比例，并用碳纳米纸制备复合材料层合板，然后对复合材料层合板进行冷热循环测试，探究其热损伤与热疲劳效应，实验结果显示碳纳米纸复合材料层合板在冷热循环后，其电阻率上升较小，热损伤与热疲劳程度较小，仍具有良好的热力学性能以及电化学特性。尔后将碳纳米纸复合材料制成机翼/叶片模型，对模型进行电加热风洞实验，实验探究碳纳米纸复合材料翼型的热学特性，为进一步数值模拟提供相关数据。最终对翼型风洞实验进行CFD模拟，根据CFD模拟数据与实验数据比较，证明了碳纳米纸作为复合材料热源防除冰的可行性，同时也为碳纳米纸未来在防除冰领域的应用提供参考。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景目的及意义

1.2 防除冰技术的研究进展

1.2.1 机械防/除冰

1.2.2 热回流防/除冰

1.2.3 热力防/除冰技术

1.2.4 电脉冲除冰技术

1.2.5 溶液除冰技术

1.2.6 新材料防/除冰

1.3 碳纳米管材料发展及应用

1.3.1 碳纳米材料研究现状

1.3.2 碳纳米材料在防/除冰领域的应用研究进展

1.4 主要研究内容

第2章 碳纳米纸复合材料层合板热电及力学性能测试

2.1 引言

2.2 碳纳米纸的制备

2.3 碳纳米纸复合材料热电及力学性能测试

2.3.1 碳纳米纸复合材料层合板制备

2.3.2 热稳定性测试

2.3.3 电加热循环热电性能测试

2.3.4 电加热循环力学性能测试

2.4 本章小结

第3章 碳纳米纸复合材料翼型结构电加热风洞测试

3.1 引言

3.2 碳纳米纸复合材料翼型/叶片模型制备

3.3 翼型结构电加热风洞测试

3.3.1 无风电加热测试

3.3.2 有风条件下单区电加热分析

3.3.3 有风条件下分区域电加热分析

3.3.4 探究不同迎风角对翼型结构电加热性能影响

3.4 本章小结

第4章 碳纳米纸复合材料翼型结构电加热数值仿真

4.1 引言

4.2 翼型结构电加热仿真分析

4.2.1 模型构建

4.2.2 电加热仿真与实验对比分析

4.2.3 低温环境电加热模拟

4.3 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢