针对高纬度地区的冬天，房屋外壁积雪融化，在晚上形成倒圆锥式的冰锥是一个非常普遍的现象，也几乎是无法避免的自然现象,在冬季为了防止屋檐形成冰锥，有很多的装置设计，但是都有着耗能高、结构复杂等问题，设计一种高效简单新型屋檐防冰锥结构。

一、结构设计

安装架，坡度为30°的疏水板、疏水涂料、石墨烯加热膜由四部分构成。

1.安装架

其中安装架支撑疏水板并使疏水板保持向下倾斜的状态。

2.疏水板：

表面涂覆疏水涂层的疏水板具有良好的疏水性能，在太阳光的照射下，石墨烯膜层会加热亚克力面板，这可以使得落在疏水板上的积雪及时融化，雪水顺着疏水板流下，不仅不会有残留，而且会带走疏水板表面的污渍，实现自清洁的目的，从而防止白天形成冰锥。

3.纳米疏水涂料：

纳米超疏水涂层的自清洁原理是基于“荷叶效应”。20 世纪90 年代，德国植物学家波恩大学Barthlott等揭示了荷叶表面的结构，发现荷叶的“自洁性”源于其表面的纳米结构，荷叶表面是有微米级的乳突，乳突上有纳米级的蜡晶物质，这种纳米级的粗糙结构可以大幅度提高水滴在其上的接触角，导致水珠随着物体摇摆极易滚动。水珠在超疏水表面上的运动是一个复杂的物理现象，在自清洁过程中起到了一个至关主要的作用：水珠在表面滚动时会带走表面的污染物。

所需材料：

改性全氟聚醚一份：14％；

氟碳溶液(I)各三份：24.6％；

硅烷偶联剂一份：1.3％；

氟碳溶剂(II)一份：41.5％；

酰氟二聚体一份：4.6％；

无水甲醇各两份：14％。

制备过程：

在反应釜中投入改性全氟聚醚、氟碳溶剂(I)和硅烷偶联剂反应，设定反应温度为40°C，反应时间2小时，同时控制环境湿度为30±5％，温度20±5°C。

将反应产物和原材料配比中的无水甲醇加入到分液漏斗中，摇匀后静置，分液漏斗中的液体分为两层，上层液体为未反应的硅烷偶联剂，下层液体为目标产物层，将下层液体分离出来，然后采用旋转蒸发器旋蒸出多余的氟碳溶剂，旋蒸温度为40°C，旋蒸至产物重量不再减少为止，备用。

将处理完成的产物与氟碳溶剂(I)和酰氟二聚体按照原材料的质量比依次投入到反应釜，设定反应温度为40°C，反应时间2小时，同时控制环境湿度为30±5％，温度20±5°C。

将上一步反应产物与无水甲醇、氟碳溶剂(I)按照原材料的质量比依次投入到反应釜，反应30min，反应完成后静置分层，分离出上层液体，下层液体为反应产物。将上一步反应产物中多余的氟碳溶液(I)蒸馏出来，旋蒸温度设定为30°C，旋至重量不再减轻为止。反应产物使用氟碳溶剂(II)稀释到指定浓度，即可得到本发明的纳米疏水涂层。

4. 石墨烯加热膜

近年来，随着材料技术的进步，利用高效节能的电热材料，石墨烯材料自从在2004年被发现以来，在各个领域都受到了广泛的关注。石墨烯作为二维片面结构的发热材料，其电阻率比铜和银更低，只有约10-6 Ω·cm，具有良好的导热和导电性能，导热系数高达5300 W/m·K ,作为加热元件时可以与复合材料很好的贴合，且不会改变材料的结构，同时具有重量轻、加热均匀、热响应快等优点，在电热领域有十分广阔的应用前景。

石墨烯作为一种高机被强度、高导热导电性等优异特性的二维碳原子材料，其特性使其在复合材料、电热领域有着广泛的应用前景，尤其是高导热性引起了国内外学者的兴趣

2004年 首次发现了石墨烯，获得方法是机械剥离法，"发现其具备优异的高导电性、导热性，这一发现引发了相关领域专家的关注。Raghu制备得到石墨烯和聚氦酯复合物，研究结果认为石墨烯具有增加导电性的作用，但其导电性与含量有关，超过一定含量时，整体复合材料的导电性能变化運渐趋于平缓。JiH开发了一种具有除冰性能的多功能石墨燔复合材料，石墨烯填料娱磨均匀分散在聚合物中。用不同含量的石墨烯测量了石显烯复合材料的电学性能，此外对石墨烯复合材料进行了电加热试验。由于该复合材料具有较高的导电性，采用低电功率的电加热可以使复合材料迅速升温至200℃．因此将石墨烯加到复合材料中理论上说可以增强材料的热学性能。综合以上研究结果来看，石墨烯可以有效提高复合材料导电性和导热性。

石墨烯薄膜的制备方法按石墨烯初始物态可分为溶液成膜和化学气相沉积法( CVD）成膜两大类。其中，溶液成膜类的方法有真空抽滤法、旋涂法以及自组装法等， CVD 成膜类的方法有常压 CVD 法、等离子体辅助化学沉积法、激光辅助化学沉积法以及金属有机化学沉积法等。