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摘 要

為了在寒冷地區(qū)進(jìn)行科學(xué)有效、環(huán)保經(jīng)濟(jì)的道路除雪化冰，彌補(bǔ)現(xiàn)有傳統(tǒng)除雪化冰方法存在的缺陷，提出微波除雪化冰涂層技術(shù)?；谖⒉ㄎ詹牧系奈C(jī)理與影響因素，優(yōu)選羥基鐵粉(RW)、羥基鐵粉(YW1)、四氧化三鐵、氧化鋁和膨脹石墨作為微波敏感涂層吸波材料，進(jìn)行微波敏感涂層材料融冰試驗(yàn)；通過(guò)對(duì)比不同組試驗(yàn)的溫度升高值，分析不同涂層材料吸收微波產(chǎn)熱并融化厚冰的能力，選用四氧化三鐵、RW、膨脹石墨作為涂層材料分別進(jìn)行涂層試件加熱與融冰試驗(yàn)，研究瀝青混凝土吸波涂層路面實(shí)際吸收微波融雪化冰的能力，在瀝青混凝土試件制作涂層后，凍制5cm的厚冰，微波加熱下采用升溫差值來(lái)直觀比較涂層材料吸收微波升溫能力，綜合考慮微波除冰效率、經(jīng)濟(jì)成本等因素，提出選用膨脹石墨作為微波敏感涂層材料。此外，進(jìn)行了除雪化冰微波設(shè)備發(fā)射頻率、功率、磁控管陣列等技術(shù)參數(shù)研究，在此基礎(chǔ)上研發(fā)了便攜式微波除冰車，并進(jìn)行了便攜式微波除冰車現(xiàn)場(chǎng)涂層微波加熱試驗(yàn)瀝青網(wǎng)sinoasphalt.com。研究結(jié)果表明：四氧化三鐵、RW、膨脹石墨3種材料吸收微波升溫融冰的效果較好，膨脹石墨60s升溫差值為40.2℃，四氧化三鐵為8.4℃；采用膨脹石墨作為涂層材料與便攜式微波除冰車配合應(yīng)用的除冰效果良好，今后可為大型微波除冰雪設(shè)備的研究開發(fā)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞 道路工程 | 微波加熱 | 除雪化冰 | 吸波機(jī)理 | 涂層 | 便攜式微波除冰車

0、引言 

道路的積雪結(jié)冰問題在全世界都是一個(gè)非常普遍并亟待解決的問題，不僅在北美、北歐以及俄羅斯比較嚴(yán)重，在中國(guó)北方尤其是東北地區(qū)也非常嚴(yán)重。目前，各國(guó)普遍采用機(jī)械除雪或撒布融雪劑進(jìn)行道路的融雪化冰[1-2]。傳統(tǒng)機(jī)械除雪效率高，但大多僅適用于未經(jīng)碾壓的新雪，對(duì)于已冰凍路段的清除效果并不理想，同時(shí)強(qiáng)制鏟除對(duì)路面損害嚴(yán)重，造成道路養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的額外支出[3-4]；融雪劑大多效率低，費(fèi)用高，且污染環(huán)境，對(duì)路面及橋面結(jié)構(gòu)腐蝕嚴(yán)重[5-8]。因此，綜合考慮寒冷地區(qū)冰雪對(duì)道路交通的危害以及現(xiàn)有融雪化冰方法存在的缺陷，如何進(jìn)行科學(xué)有效、環(huán)保經(jīng)濟(jì)的道路(尤其是高寒地區(qū))融雪化冰已成為急需解決的問題。

針對(duì)傳統(tǒng)除冰雪方法的不足，在融雪化冰技術(shù)方面，研究人員著重于抑制凍結(jié)鋪裝類[9-11]、熱力加熱[12]、能量轉(zhuǎn)化[13]、微波除冰雪等新技術(shù)。利用微波除冰雪的新型熱力融雪化冰方法因具有不損傷路面、不污染環(huán)境、厚冰清除能效高等優(yōu)點(diǎn)而得到廣大學(xué)者的青睞。微波除雪化冰技術(shù)主要是利用微波穿透冰層加熱路面，路面升溫后使得冰層與路面之間界面分離，達(dá)到除冰目的[14-16]。此技術(shù)與已有的傳統(tǒng)機(jī)械除冰雪技術(shù)相結(jié)合成為除冰雪技術(shù)新的研究創(chuàng)新方向。

美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)的Hopstock等建立了微波除冰模型并研制出了微波除冰車[17]。Hopstock等還提出將鐵隧巖摻加到道路建筑材料中，可有效提高道路材料對(duì)微波能量的吸收能力，減少微波能損失，進(jìn)而利用微波技術(shù)快速有效清除路面結(jié)冰，美國(guó)自然研究所(NRRI)根據(jù)此成果發(fā)現(xiàn)了一種能較大程度吸收微波能量的材料，并利用該材料鋪設(shè)微波路，縮短了微波除冰時(shí)間[18-19]。中國(guó)首先利用微波加熱原理進(jìn)行除冰研究，徐宇工等通過(guò)室內(nèi)微波透射冰層試驗(yàn)，研究了不同材質(zhì)、不同含水量等情況下微波能量的吸收率及微波滲透深度，設(shè)計(jì)了微波除冰車模型[20-21]。焦生杰等與美的集團(tuán)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室和博士后流動(dòng)站共同進(jìn)行了微波除冰雪技術(shù)的相關(guān)研究[22-23]。陸松等運(yùn)用COMSOL Multiphysics建立了微波除冰仿真模型，分析了微波頻率和路面材料特性對(duì)機(jī)場(chǎng)路面微波除冰效率的影響[24]。Liu等提出了利用電熱管融化冰雪路面方法(ISMP)和帶有電加熱管的自動(dòng)融雪系統(tǒng)(AS-EHP)[25-26]。Liu等還針對(duì)瀝青路面利用加熱電纜(AMCS)融雪時(shí)可能產(chǎn)生的層間穩(wěn)定問題，提出了改進(jìn)的庫(kù)倫定理模型來(lái)預(yù)測(cè)AMCS的抗剪強(qiáng)度[27]。

綜上，目前將微波加熱技術(shù)推廣到道路除雪化冰，還處于起步階段，尚有很多問題需要解決。為此，本文基于微波吸收材料的吸波機(jī)理和影響因素，選取微波材料進(jìn)行加熱融冰試驗(yàn)，并研發(fā)便攜式微波除冰車，為微波除冰雪技術(shù)的推廣應(yīng)用提供理論指導(dǎo)和實(shí)踐依據(jù)。

1、微波吸收材料的吸波機(jī)理

根據(jù)微波加熱理論與實(shí)踐可知，微波加熱實(shí)際是消耗功率的過(guò)程，而加熱單位體積的物質(zhì)需要消耗的微波功率P的計(jì)算為

從式(1)可以看出，影響物質(zhì)吸收微波能量的主要性能參數(shù)是相對(duì)介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切，其值越小，物質(zhì)的吸波能力越差。表1為不同物質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切。

由表1可知，冰的相對(duì)介電常數(shù)僅為3.2，介質(zhì)損耗角正切值為0.0009，均較小。由式(1)可知，當(dāng)tan(δ)＝0.0009時(shí)，微波在冰中的損耗功率極小。因此在應(yīng)用微波加熱道路路面的結(jié)冰時(shí)，微波能量在冰層中損耗的極小，即路面的冰層幾乎不吸收微波能量。微波能量可以直接穿透冰層，如同光線可以穿過(guò)透明的玻璃一樣。微波穿透冰層后直接作用在道路面層上，面層材料如瀝青混凝土和水泥混凝土，可以吸收一部分的微波能，并將微波能轉(zhuǎn)化為熱能，進(jìn)而融化道路面層與冰層結(jié)合處的結(jié)冰。當(dāng)結(jié)合處的冰融化成水后，由于液態(tài)水也可以大量吸收微波能，這會(huì)大大加速道路面層與冰層結(jié)合處結(jié)冰融化，進(jìn)而降低了冰面層結(jié)合處的黏結(jié)應(yīng)力；當(dāng)黏結(jié)力為0時(shí)，道路除冰更簡(jiǎn)單，只需要加入機(jī)械或者人力就可以輕松的將結(jié)冰移除路面，實(shí)現(xiàn)道路的融冰。除雪化冰簡(jiǎn)化模型如圖1所示。

2、除雪化冰路面微波敏感涂層材料研發(fā)

2.1微波敏感涂層材料的選擇

吸波材料是一種使入射電磁波最大限度地進(jìn)入到材料內(nèi)部，并能有效吸收衰減入射電磁波，將其轉(zhuǎn)化成熱能等其他形式能量而損耗掉或使電磁波消失的一種功能材料，微波吸收材料的吸波性能受介電損耗和磁損耗的影響。

介電損耗的影響：介電損耗是指電介質(zhì)在外電場(chǎng)作用下，將一部分電能轉(zhuǎn)化成熱能的物理過(guò)程，對(duì)于電損耗型的吸波材料，磁導(dǎo)率的實(shí)部ε′＝1，虛部ε″＝0。影響單層吸波材料性能的只有介電常數(shù)和厚度兩方面因素。在材料厚度和介電常數(shù)的虛部不變時(shí)，隨著實(shí)部ε′的增大，吸收峰向高頻方向移動(dòng)。在材料厚度和實(shí)部ε′不變時(shí)，吸收峰所在頻率隨ε″的變化不大，但是吸收峰的峰值變化較大，且與ε′有關(guān)。只有當(dāng)ε′和ε″取某一合適值時(shí)，才能獲得最大的吸收峰值。

磁損耗的影響：磁損耗吸波涂層在交變磁場(chǎng)的作用下，其磁導(dǎo)率為復(fù)數(shù)，由于復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率虛部的存在，使得磁感應(yīng)強(qiáng)度落后于外加磁場(chǎng)，引起鐵磁物質(zhì)在交變磁化過(guò)程中不斷的消耗能量。

基于吸波材料吸波機(jī)理和吸波性能影響因素的研究，本文選擇屬于磁性超細(xì)微粉的2種羥基鐵粉和四氧化三鐵，以及氧化鋁、膨脹石墨作為吸波材料進(jìn)行試驗(yàn)。

2.2微波敏感涂層材料融冰試驗(yàn)

2.2.1試驗(yàn)方案

試驗(yàn)選用的微波波導(dǎo)頻率為2.45GHz，功率800W，波導(dǎo)口距離為60mm。微波涂層材料融冰試驗(yàn)選用水泥面板作載體進(jìn)行材料涂層。試驗(yàn)前將5cm厚冰置于不同涂層面上，然后利用微波分別加熱1、2min，最后立即用紅外線測(cè)溫儀讀取厚冰融化后的水溫及接觸面的冰塊溫度。通過(guò)對(duì)比不同組試驗(yàn)的溫度升高值，分析不同涂層材料吸收微波產(chǎn)熱并融化厚冰的能力。

選用硅酸鈉溶液作為涂層黏結(jié)溶劑，其物理指標(biāo)如表2所示。當(dāng)硅酸鈉溶液中的水分蒸發(fā)后，硅酸鈉并不吸收微波產(chǎn)熱，因此不會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成任何干擾。

稱量四氧化三鐵、氧化鋁、優(yōu)選羥基鐵粉(RW)、羥基鐵粉(YW1)、膨脹石墨各2.5g，分別置入有60ml硅酸鈉溶液的5個(gè)燒杯中，用玻璃棒攪拌均勻。在水泥空地分畫5塊面積為20cm×20cm區(qū)域，并編號(hào)1~5，將相對(duì)應(yīng)編號(hào)的懸浮液分別取30ml涂抹在畫線的區(qū)域，晾干。如圖2所示。

試驗(yàn)前，按要求調(diào)試并安裝微波設(shè)備，利用電冰箱凍制5cm厚冰，冰塊溫度-20℃，利用紅外線測(cè)溫儀測(cè)量試驗(yàn)環(huán)境地面溫度為15.1℃。試驗(yàn)時(shí)，將5cm厚冰迅速置于涂層上，啟動(dòng)微波波導(dǎo)加熱，利用紅外測(cè)溫儀測(cè)量加熱時(shí)間分別為1、2min時(shí)的融化水溫和接觸面冰塊溫度。依次進(jìn)行各組試驗(yàn)，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，如表3所示。

2.2.2試驗(yàn)結(jié)論

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出：微波加熱下氧化鋁涂層融冰效果較差，其和無(wú)涂層對(duì)照組均無(wú)融化跡象，說(shuō)明氧化鋁涂層材料吸波能力較弱；其他幾種涂層材料在微波加熱下冰層均發(fā)生融化，且地表水溫升高明顯，從水溫升高情況可以得出不同涂層材料吸收微波并升溫的能力從大到小依次為膨脹石墨、四氧化三鐵、RW、YW1、氧化鋁。影響物質(zhì)吸收微波能量的主要性能參數(shù)是相對(duì)介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切，石墨、四氧化三鐵的相對(duì)介電常數(shù)分別為84、20，RW與YW1的主要成分為Fe，相對(duì)介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切均較大，所以微波下吸收能量多；而氧化鋁的相對(duì)介電常數(shù)僅為6.5，與水泥混凝土的相對(duì)介電常數(shù)8相差不大，故其吸收熱量與無(wú)涂層時(shí)變化不大。基于以上分析，選擇四氧化三鐵、RW、膨脹石墨3種材料進(jìn)行微波敏感材料涂層試件加熱試驗(yàn)與融冰試驗(yàn)。

3、除雪化冰路面微波敏感材料涂層試驗(yàn)

3.1微波敏感材料涂層試件加熱試驗(yàn)

3.1.1試驗(yàn)方案

為研究瀝青混凝土吸波涂層路面實(shí)際吸收微波并升溫的能力，選用四氧化三鐵、RW、膨脹石墨作為涂層材料，分別在瀝青混凝土試件制作涂層，進(jìn)行涂層試件微波加熱試驗(yàn)。

試驗(yàn)前需要在瀝青混凝土試件表面埋設(shè)熱電偶，同時(shí)在微波暗室中進(jìn)行操作。通過(guò)讀取熱電偶的升溫?cái)?shù)據(jù)，觀察并記錄試件表面微波加熱時(shí)溫度隨時(shí)間的變化值，最終分析不同涂層試件吸收微波并產(chǎn)熱的能力。

取出瀝青混凝土試件，進(jìn)行編號(hào)；配置涂層材料懸浮液，用玻璃棒攪拌均勻后，用毛刷均勻涂在試件表面，將試件置于通風(fēng)處晾干。

待涂層徹底晾干后，用硅膠將熱電偶的金屬部分緊密粘貼在涂層試件的表面。用鋁箔膠帶將熱電偶的導(dǎo)線嚴(yán)密包裹，防止微波輻射破壞導(dǎo)線，如圖3所示。

試驗(yàn)時(shí)，將涂層試件置于波導(dǎo)下方的特制方盒內(nèi)，拿出電偶顯示屏，通過(guò)控制系統(tǒng)調(diào)整微波加熱時(shí)間，啟動(dòng)微波設(shè)備，根據(jù)熱電偶顯示的數(shù)據(jù)記錄時(shí)間和溫度。

3.1.2試驗(yàn)結(jié)果

圖4為涂層材料微波加熱試驗(yàn)結(jié)果?？紤]到不同涂層試件表面的初始溫度有差異，最終用升溫差值來(lái)直觀比較3種涂層材料的吸收微波升溫的能力，結(jié)果見圖5。從圖5可以看出，相同的時(shí)間內(nèi)，膨脹石墨的溫度升高值明顯高于四氧化三鐵和RW，說(shuō)明石墨微波下更容易吸收熱量使溫度升高，與上文中石墨相對(duì)介電常數(shù)和損耗角正切值大，吸收熱量高的分析結(jié)論一致；相同時(shí)間內(nèi)，四氧化三鐵與RW涂層溫度升高值差別不大，四氧化三鐵吸收微波的能力略高于RW。

3.2微波敏感材料涂層試件融冰試驗(yàn)

3.2.1試驗(yàn)方案

為研究瀝青混凝土吸波涂層路面的實(shí)際吸收微波融雪化冰的能力，試驗(yàn)選用四氧化三鐵、膨脹石墨作為涂層材料，分別在瀝青混凝土試件制作涂層后，凍制5cm的厚冰，然后進(jìn)行涂層試件微波加熱試驗(yàn)。試驗(yàn)微波條件同上。

試驗(yàn)前需要在瀝青混凝土試件表面埋設(shè)熱電偶，同時(shí)在微波暗室中進(jìn)行操作。通過(guò)讀取熱電偶的升溫?cái)?shù)據(jù)，觀察并記錄試件表面微波加熱時(shí)溫度隨時(shí)間的變化值，最終分析不同涂層試件吸收微波并產(chǎn)熱融冰的能力。

試驗(yàn)前，需要在帶有不同涂層的試件表面制凍5cm厚的冰層，用硅膠將熱電偶的金屬部分緊密粘貼在涂層試件表面，用鋁箔膠帶將鎧裝熱電偶的導(dǎo)線嚴(yán)密包裹，在塑料袋中加水至5cm放置在冰柜中冷凍。在熱電偶顯示溫度為-20℃時(shí)，將紙盒拿出，將帶冰層的試件和紙盒、塑料袋快速剝離。

試驗(yàn)時(shí)，將帶冰的涂層試件置于波導(dǎo)下方的特制方盒內(nèi)，拿出電偶顯示屏，控制系統(tǒng)調(diào)整微波加熱時(shí)間，然后啟動(dòng)微波設(shè)備，根據(jù)鎧裝熱電偶的顯示屏數(shù)據(jù)同步記錄時(shí)間和溫度。

3.2.2試驗(yàn)結(jié)果

采用升溫差值來(lái)直觀比較2種涂層材料的吸收微波升溫的能力，結(jié)果見圖7。

從圖7可以看出，相同時(shí)間內(nèi)，膨脹石墨的吸收熱量使溫度提升值明顯高于四氧化三鐵，膨脹石墨涂層吸收微波熱量的融冰能力較好，吸收微波20s即可造成厚冰內(nèi)部融化，效果顯著。綜合考慮微波除冰效率、經(jīng)濟(jì)成本等因素，可選用膨脹石墨作為微波敏感涂層材料進(jìn)行微波除冰。

4、道路微波除雪化冰技術(shù)參數(shù)與設(shè)備

將微波除冰技術(shù)和機(jī)械方法相結(jié)合，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，其適應(yīng)的除冰雪狀態(tài)及深度范圍更廣。車載微波除冰既避免了傳統(tǒng)機(jī)械除冰對(duì)道路的損壞，又提高了除冰雪效率，并且可以防止由于普通機(jī)械除冰雪帶來(lái)的二次結(jié)冰問題，以及避免融雪劑對(duì)環(huán)境及道路構(gòu)筑物等的影響。

4.1便攜式微波除冰車技術(shù)參數(shù)優(yōu)化

(1)微波發(fā)射頻率

2.45GHz磁控管廣泛應(yīng)用于微波爐等家電或工業(yè)微波設(shè)備中，價(jià)格便宜，而5.8GHz磁控管波長(zhǎng)短，輻射深度低，價(jià)格為2.45GHz磁控管的100倍以上，成本過(guò)高。微波除冰車需要多個(gè)磁控管組成陣列，因此，本文微波除冰雪車選用2.45GHz磁控管。

(2)微波發(fā)射功率

根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)，微波功率由400Ｗ提高到640Ｗ，功率可提高40％，試件表面溫升提高較大；微波功率由640Ｗ提高到800Ｗ，功率可提高25％，試件表面溫升提高相對(duì)有限。但微波發(fā)射功率不能過(guò)低，建議微波除冰雪設(shè)備的磁控管采用640和800Ｗ兩種可調(diào)功率，從而使得設(shè)備功能多樣化。

(3)波導(dǎo)口距離

頻率為2.45GHz的微波，其波長(zhǎng)較長(zhǎng)，穿透能力強(qiáng)，波導(dǎo)口距離30mm時(shí)，試件表面溫度升高值與10、20mm時(shí)相近，但波導(dǎo)口距離90、40mm時(shí)，試件吸收的微波能極少。若冰厚小于30mm，建議調(diào)整波導(dǎo)口距離為30mm；若冰厚大于30mm，則應(yīng)避免產(chǎn)生波導(dǎo)口距離90、40mm的情況。

(4)磁控管陣列

2.45GHz的磁控管的波導(dǎo)口尺寸為86mm×53mm，每個(gè)磁控管產(chǎn)生的微波輻射面積有限，為提高微波除冰雪效率，需要專門設(shè)計(jì)磁控管陣列的數(shù)目及形狀。

4.2便攜式微波除冰車研發(fā)

為適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)微波除冰試驗(yàn)，設(shè)計(jì)并制作一套便攜式微波除冰設(shè)備。設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

(1)外形，試件長(zhǎng)、寬、高分別為60、40、46cm；

(2)磁控管型號(hào)，松下磁控管2Ｍ210-M1，燈絲電壓3.2V，燈絲電流10A，陽(yáng)極電壓4200V，陽(yáng)極電流300mA，功率900Ｗ，頻率2450MHｚ，喇叭形波導(dǎo)口邊長(zhǎng)130mm，間距150mm；

(3)變壓器，輸入電壓220V，輸出電壓2100V，50Ｈz；

(4)風(fēng)扇，散熱排風(fēng)扇2個(gè)；

(5)導(dǎo)線，10ｍ長(zhǎng)導(dǎo)線；

(6)滾輪，輪徑4cm，萬(wàn)向輪2個(gè)，定向輪2個(gè)。考慮到微波簡(jiǎn)易除冰車在使用過(guò)程中造成的微波泄漏問題，本文設(shè)計(jì)了采用全金屬外殼，凈空低至2cm，下部圍設(shè)吸水海綿。金屬外殼能有效防止微波穿透，吸水海綿則用于吸收殘余微波，減少微波外泄。

設(shè)備內(nèi)部分上下2層：上層是微波磁控管、變壓器、風(fēng)扇等；下層是1排喇叭形波導(dǎo)口。2層間用金屬板隔開，以防微波反射損傷設(shè)備。

4.3便攜式微波除冰車涂層試驗(yàn)

4.3.1鋪設(shè)微波涂層試驗(yàn)段

試驗(yàn)段選擇膨脹石墨、四氧化三鐵和RW作為涂層材料。配置吸波涂層材料懸浮液。試驗(yàn)段選擇水泥路面板作為涂層載體。清掃路面，并劃定每個(gè)試驗(yàn)段1.2ｍ×0.2ｍ，在區(qū)域內(nèi)涂抹涂層材料。

4.3.2現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

首先，測(cè)量環(huán)境溫度和地面溫度，調(diào)試完設(shè)備后接通電源，手持扶手推動(dòng)微波簡(jiǎn)易除冰車緩慢行駛，行駛速度為0.05m/s。同時(shí)利用微波測(cè)漏儀反復(fù)測(cè)試輻射安全區(qū)域。試驗(yàn)過(guò)程中，利用紅外線測(cè)溫儀沿行駛路線測(cè)量，并記錄加熱后涂層表面的實(shí)際溫度。

4.3.3試驗(yàn)段試驗(yàn)結(jié)果與分析

試驗(yàn)段微波涂層加熱升溫對(duì)比結(jié)果如圖10所示。由圖10可知，涂層材料吸收微波升溫的效果非常明顯，膨脹石墨升溫效率最高，四氧化三鐵與RW相當(dāng)?？刹捎门蛎浭鳛橥繉硬牧吓c便攜式微波除冰車配合使用，達(dá)到最佳除冰效果。便攜式微波除冰車行駛速度為0.05m/s，膨脹石墨涂層的溫度達(dá)到100℃以上，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，涂層上覆蓋的冰層可迅速吸收涂層熱量，降低涂層溫度。另外，也可根據(jù)需要控制涂層膨脹石墨的含量與微波除冰車行駛速度，使膨脹石墨涂層溫度上升到70℃~80℃，達(dá)到融冰效果即可。

5、結(jié)語(yǔ)

(1)基于微波吸收材料的吸波機(jī)理，分析了材料吸波性能的影響因素，優(yōu)選了5種吸波材料進(jìn)行涂層材料微波融冰試驗(yàn)，得出不同涂層材料吸收微波并升溫的能力從大到小依次為膨脹石墨、四氧化三鐵、RW、YW1、氧化鋁。提出采用膨脹石墨、四氧化三鐵和RW這3種材料作為除冰路面微波敏感涂層材料。

(2)通過(guò)對(duì)四氧化三鐵、RW、膨脹石墨進(jìn)行涂層試件微波加熱試驗(yàn)得出，四氧化三鐵吸收微波能力略高于RW，膨脹石墨吸收微波升溫的能力明顯高于四氧化三鐵和RW；通過(guò)融冰試驗(yàn)得出，膨脹石墨吸收微波融冰的能力遠(yuǎn)大于四氧化三鐵，20s即可融化厚冰，效果顯著，建議選用膨脹石墨作為微波敏感涂層材料。

(3)基于微波除雪化冰設(shè)備技術(shù)參數(shù)分析，研發(fā)了便攜式微波除冰車，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)涂層微波加熱試驗(yàn)，提出采用膨脹石墨作為微波敏感涂層材料并與便攜式微波除冰車配合應(yīng)用的方法，試驗(yàn)證實(shí)其除冰效果良好。

(4)本文對(duì)除雪化冰路面微波敏感涂層材料進(jìn)行了深入研究，并研發(fā)了便攜式微波除冰設(shè)備，為今后大型微波除冰雪設(shè)備的研發(fā)提供了理論指導(dǎo)和實(shí)踐依據(jù)。但未考慮對(duì)微波除冰車加熱后續(xù)區(qū)域降溫恢復(fù)結(jié)冰問題，下一步將從微波除冰車加熱與真空吸冰一體化等方面開展研究。