一種鯊魚皮表面微溝槽結構的複製方法
2023-08-07 06:12:01
專利名稱：一種鯊魚皮表面微溝槽結構的複製方法
技術領域：
本發明屬於生物約束成型技術領域，特別涉及到一種鯊魚皮表面微溝槽結構的復 制方法。
背景技術：
隨著世界範圍內能源危機蔓延，船舶和飛機減阻技術成為節約能源的有效手段。 目前，眾多的減阻方法在實際應用過程中都存在一定的局限。溝槽減阻較其它減阻方式更 為實用，因此成為了國內外減阻技術研究的重點和突破口。海洋中的鯊魚經過長期進化，其 表面盾甲鱗溝槽結構具有很大的減阻潛力。經過研究發現，其表面布滿了三維互鎖的微小 溝槽結構(如圖1所示)。這種結構改變了魚體表面流場分布，減小表皮與水的摩擦阻力， 從而起到減阻作用，稱之為「溝槽減阻效應」，這使它們成為海洋中遊速最快的生物之一。如 果將這種結構應用在飛行器、艦船、輸油管道等工程領域，可以起到減阻節能的作用。近年來，國內外在鯊魚皮複製方面取得了一些研究成果，但是仍然存在複製精度 差、減阻率低的問題尚未解決。國外，主要是先將鯊魚皮微溝槽形狀簡化成三角形或矩形， 然後進行熱壓成型。該方法成型簡單，但減阻率較低，與真鯊魚皮減阻效果存在一定差距。 目前國內，主要有魚皮直接熱壓成型法和電鑄模具成型法兩種方法，存在的問題是脫模困 難、盾甲鱗複製精度低。所以，如果能夠將鯊魚皮盾甲鱗溝槽結構完整清晰複製，將直接解 決鯊魚皮複製的瓶頸難題，對推動其在飛行器、艦船、輸油管道等工程領域的廣泛應用都具 有重要的現實意義。
發明內容
本發明的目的在於提供一種鯊魚皮表面微溝槽結構的複製方法，用於製備表面具 有盾甲鱗微溝槽結構的鯊魚皮薄膜。本發明的技術方案是一種鯊魚皮表面微溝槽結構的複製方法，能夠將鯊魚盾甲鱗 微溝槽結構表面完美清晰複製，所述方法包括以下步驟鯊魚皮預處理；噴脫模劑；不飽和 樹脂澆注；抽真空；不飽和樹脂脫模；噴脫模劑；液態矽橡膠澆注；抽真空；矽橡膠脫模。具 體步驟如下(1)鯊魚皮預處理將鯊魚皮背面的肌肉、筋等皮下組織剔除；將鯊魚皮放入5% 福馬林溶液中浸泡，防止魚皮腐爛損壞表面鱗盾結構；使用乙醇梯度溶液進行2次脫水， 每次脫水20 30分鐘；烘乾獲得鯊魚皮複製樣本；(2)澆注不飽和樹脂將鯊魚皮複製樣本固定在容器底部，向鯊魚皮複製樣本表 面噴塗適量乾性脫模劑；然後將不飽和樹脂191、促進劑、固化劑按質量比100 2.3 2.3 的比例均勻混合後，澆注到容器中；(3)抽真空將容器放入真空乾燥器中抽真空，當罐內壓力下降至10 20kPa時 停止抽真空，保持壓力10 20分鐘；(4)不飽和樹脂脫模將不飽和樹脂和步驟(3)得到的魚皮樣本脫離，得到具有盾
3甲鱗微結構表面的不飽和樹脂鯊魚皮模具；(5)澆注液態矽橡膠將不飽和樹脂鯊魚皮模具固定在容器中；向不飽和樹脂模 具表面噴塗適量乾性脫模劑；將液態矽橡膠與固化劑按質量比100 2. 4的比例均勻混合 後，澆注到模具中；(6)抽真空將容器放入真空乾燥器中抽真空，當罐內壓力達到10 20kPa時停 止抽真空，保持壓力15 20分鐘；(7)矽橡膠脫模將凝固的矽橡膠從模具中脫模，得到具有鯊魚盾甲鱗微溝槽結 構表面的矽橡膠仿製鯊魚皮。本發明的效果和益處是由於本發明首先採用真空澆注不飽和樹脂的方式成型鯊 魚皮模具，然後採用真空澆注矽橡膠的方式複製鯊魚皮，該方法能夠及時排出鯊魚皮盾甲 鱗溝槽內的空氣，有利於熔體在微小縫隙內的流動，因而更加有利於三維互鎖溝槽結構的 成型。該方法能夠完整清晰複製鯊魚盾甲鱗微溝槽結構表面，解決目前鯊魚皮複製精度低、 脫膜困難的問題，製備出具有最佳減阻效果的鯊魚皮薄膜。
圖1是顯微鏡下的鯊魚皮結構圖。圖2是鯊魚皮複製工藝流程圖。圖3是顯微鏡下的不飽和樹脂模具鯊魚皮結構圖。圖4是顯微鏡下複製鯊魚皮結構圖。
具體實施例方式以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的最佳實施例。本發明涉及一種鯊魚皮表面微溝槽結構的複製方法，該方法的實施步驟依次是。實施例1 步驟1鯊魚皮預處理將魚皮背面的肌肉、筋等皮下組織剔除；使用乙醇梯度溶液進行2次脫水，每次脫 水20 30分鐘；用兩塊玻璃板將魚皮夾住放入烘乾箱中，在45°C條件下烘乾30 40分 鍾，得到鯊魚皮複製樣本；步驟2不飽和樹脂澆注將鯊魚皮樣本固定在容器底部，樣本表面噴塗適量乾性脫模劑；將不飽和樹脂 191、促進劑、固化劑按質量比100 2.3 2. 3的比例均勻混合後，澆注到容器中；步驟3抽真空將容器放入真空乾燥器中抽真空，當壓力達到10_20Pa時停止抽真空，保持壓力 10-20分鐘；步驟4不飽和樹脂脫模將不飽和樹脂和魚皮樣本脫離，得到具有盾甲鱗微結構表面的不飽和樹脂鯊魚皮 模具；步驟5液態矽橡膠澆注將不飽和樹脂鯊魚皮模具固定在容器中；向不飽和樹脂模具表面噴塗適量乾性脫模劑；將液態矽橡膠與固化劑按質量比100 2. 4的比例均勻混合後，澆注到模具中；步驟6抽真空將容器放入真空乾燥器中抽真空，當壓力達到10_20kPa時停止抽真空，保持壓力 15-20分鐘；步驟7矽橡膠脫模將凝固的矽橡膠從模具中脫模，得到具有鯊魚盾甲鱗微溝槽結構表面的矽橡膠仿 制鯊魚皮。
權利要求
一種鯊魚皮表面微溝槽結構的複製方法，其特徵在於如下步驟(1)鯊魚皮預處理將魚皮背面的皮下組織剔除；使用乙醇梯度溶液進行2次脫水，每次脫水20～30分鐘；烘乾得到鯊魚皮複製樣本；(2)不飽和樹脂澆注將鯊魚皮複製樣本固定在容器底部，鯊魚皮複製樣本表面噴塗乾性脫模劑；將不飽和樹脂191、促進劑、固化劑按質量比100∶2.3∶2.3的比例均勻混合後，澆注到容器中；(3)第一次抽真空將容器放入真空乾燥器中抽真空，當壓力達到10～20kPa時停止抽真空，保持壓力10～20分鐘；(4)不飽和樹脂脫模將不飽和樹脂和步驟(3)得到的魚皮樣本脫離，得到具有盾甲鱗微結構表面的不飽和樹脂鯊魚皮模具；(5)液態矽橡膠澆注將不飽和樹脂鯊魚皮模具固定在容器中，向不飽和樹脂模具表面噴塗乾性脫模劑；將液態矽橡膠與固化劑按質量比100∶2.4的比例均勻混合後，澆注到鯊魚皮模具中；(6)第二次抽真空將容器放入真空乾燥器中抽真空，當壓力達到10～20kPa時停止抽真空，保持壓力15～20分鐘；(7)矽橡膠脫模將凝固的矽橡膠從模具中脫模，得到具有鯊魚盾甲鱗微溝槽結構表面的矽橡膠仿製鯊魚皮。
全文摘要
本發明公開了一種鯊魚皮表面微溝槽結構的複製方法，屬於生物約束成型技術領域。其特徵是實施步驟依次是鯊魚皮預處理；噴脫模劑；不飽和樹脂澆注；抽真空；不飽和樹脂脫模；噴脫模劑；液態矽橡膠澆注；抽真空；矽橡膠脫模。由以上步驟獲得的矽橡膠仿製鯊魚皮薄膜，能夠將鯊魚盾甲鱗微溝槽結構表面完美清晰複製，可以廣泛應用在飛行器、艦船、輸油管道等工程減阻領域。
文檔編號B29C43/56GK101966753SQ20101028400
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月16日 優先權日2010年9月16日
發明者孫鵬翔, 王敏傑, 趙丹陽 申請人:大連理工大學