Разработка многофункциональных интегрированных покрытий и механизма самоочищения для композитных изоляторов в альпийских тяжелых загрязненных областях

Композитные изоляторы широко используются в конструкции сетки питания из -за их превосходной гидрофобности, легкого веса и простоты установки.

Однако в экстремальных средах, характеризующихся комбинацией альпийских условий (низкая температура, аккреция льда) и тяжелое загрязнение (промышленная пыль, осаждение соли), их поверхностные характеристики сталкиваются с серьезными проблемами. К ним относятся потеря гидрофобности, значительное снижение напряжения вспышки загрязнения, а также резко повышенный риск пропускания льда, создавая серьезные угрозы для безопасности и стабильности сетки. Эта статья посвящена разработке многофункционального интегрированного покрытия, направленного на одновременное решение проблем антиобеспечения, анти-загрязнения и самоочищения для изоляторов в альпийских тяжелых загрязненных регионах и углубляется в его основные механизмы.

Двойная угроза альпийской тяжелой загрязненной среды

1. Тяжелое загрязнение

Загрязняющие вещества, такие как промышленные выбросы, соляный туман и отложения пыли на поверхности изолятора, образуя проводящий слой. При влажных условиях (туман, роса, легкий дождь) загрязненный слой поглощает влагу и растворяется, что приводит к резкому увеличению поверхностной проводимости и тока утечки. Это значительно повышает риск несчастных случаев на пропуске загрязнения. Передача гидрофобности и извлечение традиционных силиконовых резиновых материалов могут выходить из строя или отсрочить при высоких уровнях загрязнения.

2. Альпийские условия/глазурь

Низкие температуры могут снизить эластичность силиконового каучука, что потенциально влияет на гидрофобность. Что еще более важно, осадки в холодную погоду легко приводят к аккреции льда на поверхности изолятора. Покрытие льда непосредственно сокращает расстояние ползучий. Более того, плавильный лед образует непрерывные пленки воды или капли воды, соединяющие сараи, резко опуская напряжение Flashover. Ледяная инкапсуляция также полностью устраняет гидрофобность.

3. Синергетический эффект

Загрязнители действуют как ядра конденсации, ускоряя процесс аккреции льда. Одновременно загрязняющие вещества растворяются в расплавленной воде, образуя более проводящий электролит, что еще больше усугубляет риск прокурки льда. Ледяная инкапсуляция также делает традиционную самоочистку от ветра и дождя неэффективной.

Решение: Философия дизайна многофункционального интегрированного покрытия

1. Супергидрофобный/анти-общий функциональный слой:

Микро/нано -структура: построить иерархические нано/микрочурные конструкции (например, наночастицы, микропиллярные массивы), чтобы максимизировать захват воздуха и образовать стабильную воздушную подушку.

Материалы с низкой поверхностной энергией: модифицируйтесь с помощью веществ с низкой поверхностной энергией, такими как фторированные силаны или силиконовые смолы, чтобы обеспечить супергидрофобность (статический угол контакта> 150 °, угол скольжения <10 °).

Антицентный механизм: супергидрофобность значительно задерживает время замораживания капель воды (задержка льда); Чрезвычайно низкая прочность на адгезии льда (на такую низкую часть к KPA) обеспечивает легкое ледяное выброс при гравитации, ветре или небольшой вибрации (активное обезвреживание). Низкая поверхностная энергия также ингибирует распространение кристаллов льда и адгезию.

2. Фондокаталитический функциональный слой самоочищения:

Активный компонент: равномерно диспергируйте высоко активные фотокаталитические наночастицы (например, TIO₂, ZNO, G-C₃N₄ и их модифицированные/композиты) в пределах покрытия.

Механизм самоочищения:

Фотодеградация органических загрязняющих веществ: при естественном свете (особенно ультрафиолетового излучения) фотокатализаторы генерируют активные формы кислорода (АФК), эффективно разлагающие приличные органические загрязнители (например, промышленные масла, помещение для птиц, экссудаты растений, биопленки) путем минерализации в мелкие молекулы, такие как Co₂ и H₂O.

Гидрофильное преобразование (необязательно): Некоторые фотокатализаторы (например, Tio₂) становятся сверхгидрофильными (угол контакта около 0 °) под светом, облегчая дождевую воду, распространяющуюся в тонкую пленку, которая смывает гидрофильные неорганические частицы (например, пыль, угольная ясень). Гидрофобность восстанавливается после прекращения света.

Синергетический эффект: фотокаталитическая деградация нарушает адгезию и инкапсуляцию неорганических частиц органическим веществом, что облегчает неорганические частицы, чтобы промыть дождем, достигая общей чистки. Чистая поверхность также помогает поддерживать супергидрофобность.

3. Гидрофобный перенос и улучшение восстановления:

Выбор материала: Используйте модифицированные силиконовые материалы с превосходной присущей гидрофобной и гидрофобной способностью в качестве матрицы покрытия.

Механизм: гарантирует, что даже если поверхностно-активные вещества частично истощаются из-за старения, истирания или тяжелого загрязнения, гидрофобные мелкие молекулы из матрицы покрытия могут быстро мигрировать на поверхность, восстанавливая или поддержание определенного уровня гидрофобичности, чтобы подавить рост тока утечки.