仿生表面织构的摩擦及粘附性能研究.doc

仿生表面织构的摩擦及粘附性能研究摩擦和粘附现象在日生活中很常见。通常,人们可通过改善表面性能来解决某些实际的问题。比如手机、平板等设备的防滑性能就尤为重要,防滑性能不好可能会导致不必要的经济损失。受到树蛙、蝾螈等脚掌结构的启发,本文考虑在手机、平板电脑等手持设备外壳所用涂料表面加工出不同参数的表面织构,以期改善其摩擦和粘附性能。本文选取手机外壳常用的一种聚氨酯丙烯酸酯(PUA)涂料作为研究对象,结合紫外光固化技术与光刻-复模技术,在PUA试样表面加工出了不同参数的仿生表面织构,根据实际使用背景选取了三种载荷与三种接触条件,分别对两种试样表面的静摩擦性能和粘附性能进行了研究,并对试验结果进行分析,揭示了仿生表面织构的作用机理。全文的主要结论如下:1、在大部分试验条件下,在PUA试样表面加工出表面织构均可在一定程度上提高试样的静摩擦系数,同时也可以适当降低试样的粘附力。在一定条件下,最优参数的表面织构可使试样的静摩擦系数增加53.26%,使粘附力降低30%。2、接触条件对试样的静摩擦系数影响较小。随着汗液量的增加,试样的粘附力显著增加,织构的对粘附力的作用效果也逐渐减弱。在一定范围内,随着预载力的增加,试样的粘附力显著增加。随着载荷的增加,静摩擦系数显著降低,织构的增摩效果逐渐减弱。3、随着织构面积率的增加,试样的静摩擦系数与粘附力均逐渐上升。直径的变化对于PUA试样的静摩擦系数和粘附力均影响较小。相比于圆凹坑织构,六边形凸起织构具有更好的增摩作用,同时在大部分情况下减粘作用也相对明显。本文的研究成果可以为手机、平板等电子设备的外壳表面设计提供丰富的参考。