仿生減阻涂層的制備及性能研究.pdf

1、水面及水下的航行器運行時遇到巨大的阻力，不僅會降低運動速度，導致機動性降低，還會增加能量消耗。因此，有效降低航行器運行時的阻力具有重大的意義。本文通過向自然學習，仿生荷葉超疏水表面及魚體表粘液，制備超疏水涂層和水凝膠緩釋涂層，分別考察其減阻的可能性并對減阻機理進行分析。
　　通過化學沉積法在銅箔表面制備得到疏水性優(yōu)異的超疏水涂層，經(jīng)此涂層修飾的模型在水面運動速度得到提升，但涂層的機械穩(wěn)定性差，在輕微的外界摩擦力作用下即可被破壞，從

2、而失去超疏水性。利用高分子樹脂固定疏水顆粒的方法（PDMS/銅粉）結(jié)合了基體樹脂的韌性和疏水顆粒的粗糙結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)穩(wěn)定超疏水涂層的制備，不僅能夠抵抗外界機械摩擦，還能夠承受較高的溫度及靜水壓力。通過對涂層的形貌及表面浸潤性等性能進行分析，發(fā)現(xiàn)表面粗糙度對疏水性具有重要的影響。將 PDMS/銅粉超疏水涂層修飾潛艇模型后，模型在水中完全被一層空氣膜包圍，通過速度測試，超疏水修飾后模型的運動速度可以提高10~15％，從而徹底排除超疏水使水面運

3、動物體浸潤面積減小從而降低摩擦阻力的說法，進一步說明是氣液界面處摩擦力的降低而使模型的運動速度增加。
　　利用堿性溶液腐蝕金屬的方法制備得到具有減阻功能且耐溶劑的超疏水涂層。腐蝕時間對涂層的微觀結(jié)構(gòu)及組成有明顯的影響，通過調(diào)控腐蝕時間可以調(diào)控涂層的表面形貌進而調(diào)節(jié)涂層表面的疏水性能。不同親疏水性（超親水、親水、疏水、超疏水）表面的阻力系數(shù)差別巨大；低速運動時，物體表面由疏水狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌杷笞枇ο禂?shù)可降低80%。
　　利用噴

4、涂疏水納米二氧化硅的方法在打磨的模型表面制備得到超疏水涂層，涂層具有明顯的減阻效果；這種普適性的方法，不僅降低了超疏水涂層的制備難度，同時為低成本、大面積超疏水涂層的制備提供了思路。
　　通過化學法得到具有高機械強度的高分子水凝膠，長直鏈分子減阻劑的加入不僅增加水凝膠的機械性能，其滲出后還能夠降低水凝膠表面的摩擦系數(shù)，提高水凝膠表面的減阻效果。模具的親疏水性對水凝膠表面有明顯影響，親水模具制備得到水凝膠表面摩擦系數(shù)高，會增加模型在