【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及减阻材料，具体为一种基于鲨鱼皮表面盾鳞沟槽结构的柔性仿生减阻膜。
技术介绍
1、鲨鱼体表覆有一层细小的盾鳞(placoid scale)，盾鳞上的脊状突起称为肋条(riblet)，肋条之间构成具圆弧底的沟槽。这种沟槽形态的鲨鱼盾鳞肋条结构有良好的减阻作用。而船舶航行过程需要克服水下阻力，在船体表面涂装减阻涂层，是降低船体水下摩擦阻力、提高能源利用率和航行速度的有效途径之一。按照施工方式，现有技术中的减阻材料主要分为两类：一类是涂料，通过喷涂形成减阻层；另一类是膜材，通过贴敷形成减阻层。
2、涂料和膜材各有优缺点，前者更容易添加和使用减阻剂，后者更容易构建特殊的仿生表面微观结构，无论涂料和膜材都能实现一定的减阻效果，如果能将两者结合，既将减阻剂减阻和仿生结构减阻相结合，使二者协同作用实现减阻效果，可进一步提升减阻性能，本专利技术则是提供一种基于鲨鱼皮表面盾鳞沟槽结构的柔性仿生减阻膜，通过喷涂涂料形成减阻层以达到将上述两者结合的目的。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种基于鲨鱼皮表面盾鳞沟槽结构的柔性仿生减阻膜，以解决
技术介绍
提及的问题。
2、为达成上述目的，本专利技术提出如下技术方案：一种基于鲨鱼皮表面盾鳞沟槽结构的柔性仿生减阻膜，包括基板(1)，所述基板(1)为柔性材料，所述基板(1)上开设有若干肋条孔(2)，所述肋条孔(2)按照预设的规律排列，所述肋条孔(2)包括从上至下依次排列的脊孔一(201)、脊孔二(202)、脊孔三(203)
3、进一步的，在本专利技术中，所述肋条孔(2)预设的规律排列为前侧的肋条孔(2)位于后侧肋条孔(2)的中心垂直处。
4、进一步的，在本专利技术中，所述脊孔一(201)、脊孔二(202)、脊孔三(203)、脊孔四(204)和脊孔五(205)的截面为方形，所述脊孔一(201)、脊孔二(202)、脊孔三(203)、脊孔四(204)和脊孔五(205)的中间高，两侧低，所述脊孔一(201)、脊孔二(202)、脊孔三(203)、脊孔四(204)和脊孔五(205)的高均为10-100μm。
5、进一步的，在本专利技术中，所述柔性仿生减阻膜的长为15cm，宽均为15cm，所述厚为0.01-0.2mm。
6、一种基于鲨鱼皮表面盾鳞沟槽结构的柔性仿生减阻膜的应用，将柔性仿生减阻膜贴于船体表面，对柔性仿生减阻膜进行喷涂，形成仿生沟槽结构涂层，所述仿生沟槽结构涂层上具有仿生沟槽结构(3)，所述仿生沟槽结构(3)具有从上至下依次排列的脊一(301)、脊二(302)、脊三(303)、脊四(304)和脊五(305)，所述脊一(301)与脊二(302)之间形成凹槽一(306)，所述脊二(302)与脊三(303)之间形成凹槽二(307)，所述脊三(303)与脊四(304)之间形成凹槽三(308)，所述脊四(304)与脊五(305)之间形成凹槽四(309)，所述脊一(301)和脊五(305)形状大小相同，所述脊二(302)和脊四(304)形状大小相同，所述脊二(302)的长度大于脊一(301)的长度，所述脊三(303)的长度大于脊二(302)的长度；
7、所述凹槽一(306)、凹槽二(307)、凹槽三(308)和凹槽四(309)均为v型，所述所述凹槽一(306)和凹槽四(309)形状大小相等，所述凹槽二(307)和凹槽三(308)形状大小相等。
8、一种用于鲨鱼皮表面盾鳞沟槽结构的涂料制备方法，包括以下步骤：步骤1，制备环氧树脂混合液首先，依次将环氧树脂和减阻剂加入研磨分散容器中，分2-10次加入气相二氧化硅，在搅拌状态下加入二甲苯作为溶剂；然后，将研磨分散容器置于多功能分散搅拌器中，加入磨珠进行辅助研磨，在转速为400-800r/min的条件下搅拌1-3h，得到混合液；最后，静置混合液，过滤得到的滤液即为环氧树脂混合液；
9、步骤2，制备增塑剂依次将增塑剂和二甲苯加入容器后，置于多功能分散搅拌器中，在转速为400-800r/min的条件下搅拌1-3h，得到增塑剂；
10、步骤3，制备减阻涂料将环氧树脂混合液、固化剂和增塑剂搅拌混合均匀，得到减阻涂料。
11、一种鲨鱼皮表面盾鳞沟槽结构的喷涂方法，包括以下步骤，将柔性仿生减阻膜安装在基体(船舶)表面；然后将上述的涂料通过喷涂设备喷涂至基体(船舶)表面，涂料晾干后取下柔性仿生减阻膜，即可早基体(船舶)表面形成具有高效减阻修效果的鲨鱼皮表面盾鳞沟槽结构。
12、有益效果，本申请的技术方案具备如下技术效果：
13、本专利技术对复杂的鲨鱼皮盾鳞结构进行参数优化，并设计尺寸参数，得到用于数值模拟的参数化沟槽模型，通过控制方程和数值模拟计算结果表明，在入口流速为3m/s时，该简化盾鳞结构的减阻率约为12％。表面具有较好的疏水性，且与基体的结合力较强，在浸泡和海水冲刷时不易开裂和脱落，涂敷于船体表面时，涂料形成薄层，仿生沟槽结构能够改变固液界面流体状态，降低水下摩擦阻力，延缓水下边界层的湍流强度，改变近壁面流场，降低固液界面的剪切力，降低流体对船舶的阻力，提高减阻性能；在海洋船舶减阻领域具有应用潜力，可以降低船体在航行中受到的摩擦阻力，提高航行速度。
14、应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的专利技术主题的一部分。
15、结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本专利技术教导的前述和其他方面、实施例和特征。本专利技术的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本专利技术教导的具体实施方式的实践中得知。
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1.一种基于鲨鱼皮表面盾鳞沟槽结构的柔性仿生减阻膜，其特征在于：包括基板(1)，所述基板(1)为柔性材料，所述基板(1)上开设有若干肋条孔(2)，所述肋条孔(2)按照预设的规律排列，所述肋条孔(2)包括从上至下依次排列的脊孔一(201)、脊孔二(202)、脊孔三(203)、脊孔四(204)和脊孔五(205)，所述脊孔一(201)、脊孔二(202)、脊孔三(203)、脊孔四(204)和脊孔五(205)的形状为肋条状，相邻脊孔之间能够形成减阻槽，涂料能透过脊孔一(201)、脊孔二(202)、脊孔三(203)、脊孔四(204)和脊孔五(205)形成减阻层。
2.根据权利要求1所述的一种基于鲨鱼皮表面盾鳞沟槽结构的柔性仿生减阻膜，其特征在于：所述肋条孔(2)预设的规律排列为前侧的肋条孔(2)位于后侧肋条孔(2)的中心垂直处。
3.根据权利要求1所述的一种基于鲨鱼皮表面盾鳞沟槽结构的柔性仿生减阻膜，其特征在于：所述脊孔一(201)、脊孔二(202)、脊孔三(203)、脊孔四(204)和脊孔五(205)的截面为方形，所述脊孔一(201)、脊孔二(202)、脊孔三(20
4.根据权利要求1所述的一种基于鲨鱼皮表面盾鳞沟槽结构的柔性仿生减阻膜，其特征在于：所述柔性仿生减阻膜的长为15cm，宽均为15cm，所述厚为0.01-0.2mm。
5.根据权利要求1所述的一种基于鲨鱼皮表面盾鳞沟槽结构的柔性仿生减阻膜的应用，其特征在于：将柔性仿生减阻膜贴于船体表面，对柔性仿生减阻膜进行喷涂，形成仿生沟槽结构涂层，所述仿生沟槽结构涂层上具有仿生沟槽结构(3)，所述仿生沟槽结构(3)具有从上至下依次排列的脊一(301)、脊二(302)、脊三(303)、脊四(304)和脊五(305)，所述脊一(301)与脊二(302)之间形成凹槽一(306)，所述脊二(302)与脊三(303)之间形成凹槽二(307)，所述脊三(303)与脊四(304)之间形成凹槽三(308)，所述脊四(304)与脊五(305)之间形成凹槽四(309)，所述脊一(301)和脊五(305)形状大小相同，所述脊二(302)和脊四(304)形状大小相同，所述脊二(302)的长度大于脊一(301)的长度，所述脊三(303)的长度大于脊二(302)的长度；
6.一种用于鲨鱼皮表面盾鳞沟槽结构的涂料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，制备环氧树脂混合液首先，依次将环氧树脂和减阻剂加入研磨分散容器中，分2-10次加入气相二氧化硅，在搅拌状态下加入二甲苯作为溶剂；然后，将研磨分散容器置于多功能分散搅拌器中，加入磨珠进行辅助研磨，在转速为400-800r/min的条件下搅拌1-3h，得到混合液；最后，静置混合液，过滤得到的滤液即为环氧树脂混合液；
7.一种鲨鱼皮表面盾鳞沟槽结构的喷涂方法，其特征在于，包括以下步骤，将柔性仿生减阻膜安装在基体(船舶)表面；然后将权利要求6中的涂料通过喷涂设备喷涂至基体(船舶)表面，涂料晾干后取下柔性仿生减阻膜，即可早基体(船舶)表面形成具有高效减阻修效果的鲨鱼皮表面盾鳞沟槽结构。
...【技术特征摘要】
1.一种基于鲨鱼皮表面盾鳞沟槽结构的柔性仿生减阻膜，其特征在于：包括基板(1)，所述基板(1)为柔性材料，所述基板(1)上开设有若干肋条孔(2)，所述肋条孔(2)按照预设的规律排列，所述肋条孔(2)包括从上至下依次排列的脊孔一(201)、脊孔二(202)、脊孔三(203)、脊孔四(204)和脊孔五(205)，所述脊孔一(201)、脊孔二(202)、脊孔三(203)、脊孔四(204)和脊孔五(205)的形状为肋条状，相邻脊孔之间能够形成减阻槽，涂料能透过脊孔一(201)、脊孔二(202)、脊孔三(203)、脊孔四(204)和脊孔五(205)形成减阻层。
2.根据权利要求1所述的一种基于鲨鱼皮表面盾鳞沟槽结构的柔性仿生减阻膜，其特征在于：所述肋条孔(2)预设的规律排列为前侧的肋条孔(2)位于后侧肋条孔(2)的中心垂直处。
3.根据权利要求1所述的一种基于鲨鱼皮表面盾鳞沟槽结构的柔性仿生减阻膜，其特征在于：所述脊孔一(201)、脊孔二(202)、脊孔三(203)、脊孔四(204)和脊孔五(205)的截面为方形，所述脊孔一(201)、脊孔二(202)、脊孔三(203)、脊孔四(204)和脊孔五(205)的中间高，两侧低，所述脊孔一(201)、脊孔二(202)、脊孔三(203)、脊孔四(204)和脊孔五(205)的高均为10-100μm。
4.根据权利要求1所述的一种基于鲨鱼皮表面盾鳞沟槽结构的柔性仿生减阻膜，其特征在于：所述柔性仿生减阻膜的长为15cm，宽均为15cm，所述厚为0.01-0.2mm。
5.根据权利要求1所述的一种基于鲨鱼皮表面盾鳞沟槽结...
【专利技术属性】
技术研发人员：王宗永，王亦晨，
申请(专利权)人：南京佳乐船舶设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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