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仿生非光滑减阻表面的设计制造及减阻技术的若干研究 随着科技的发展,人类对于仿生学的研究越来越深入。其中,仿生非光滑减阻表面的设计制造及减阻技术是最近研究的重点之一。本文将就此方面的研究进行论述。 1.非光滑表面的设计 在非光滑表面中,表面粗糙度波段、形状、大小、分布等都会影响表面的摩擦力、剪切力、涡旋等运动特性,从而影响流体的流动特性。对于不同的应用领域和目标,设计的非光滑表面具有不同的结构。 (1)微凸起结构 此种结构是许多仿生表面的基础结构,一定程度上可以减小其在涡旋流动和黏滞流动情况下的阻力,改善流体通道中的流动状态。 (2)组合结构 此种结构结合了多种不同的微观凸起结构,可以获得更加优异的减阻特性,如纹理、小孔、小槽、轮廓等。 2.非光滑表面的制造 仿生非光滑表面的制造技术主要有两种:传统制造方法和先进制造方法。 (1)传统制造方法 传统制造方法是指通过手工或机械加工,在表面上进行微观调整,以达到减阻的目的。该方法不仅缺乏精细程度,而且成本高昂,只适用于小批量的制造。 (2)先进制造方法 先进制造方法主要包括等离子喷涂和微细加工技术。等离子喷涂技术可以在工件表面上形成类似于微小粉末的结构,从而改变了表面的几何特性,实现减阻的目标。而微细加工技术则可以通过微细加工操作,制造出表面粗糙度数目极其小的序列结构,从而达到减阻的效果。 3.非光滑表面的减阻技术 非光滑表面的减阻技术包含了很多方面,如液滴滑落角度、油水分离和形状好的水滴等项目,其中通过调控表面wettability(表面易润湿性)来实现增强减阻的功能是最为常用的。 (1)超疏水表面 超疏水表面指的是表面的接触角大于150度的表面。此种表面会形成空气垫在水滴和表面之间,减少了液体在表面上的接触面积,从而减少了摩擦力,实现减阻的效果。 (2)超亲水表面 超亲水表面指的是表面的接触角小于10度的表面。此种表面会使液体相互吸引,从而使表面的液体流动更顺畅,从而进一步减少摩擦力,实现减阻的效果。 综上,由于仿生非光滑表面的减阻效果表现出众,有着广泛的应用前景,同时也存在着许多的制造及运用验证问题。为了更好地将该技术应用于实际生产中,需要在表面结构和制造工艺方面继续探索,以达到最优效果的实现。