The invention provides a micro-nano composite structure for hull drag reduction, which is a blade structure array of triangular pyramid shape set on the surface of the base body. The shape of the angle of the triangular pyramid is an acute triangle, the angle of the triangular tip is 7-10 degrees, and the length of the blade structure is 200-600 micrometers. The invention also provides a preparation method of the ship hull drag reduction micro-nano composite structure. The invention provides a simple and low-cost method for preparing anisotropic superhydrophobic structure, solves the drag reduction problem of the hull, saves energy consumption and prolongs the navigation distance of the ship.
【技术实现步骤摘要】
一种船体减阻微纳米复合结构及其制备方法
本专利技术属于船用设备领域,具体涉及一种减阻的船体微纳米结构的制备方法。
技术介绍
船体减阻的传统方法是通过设计流线型的结构或者是在船体外壳做光滑的表面来实现减阻效果。但是这些方法,都仅仅局限在结构的设计上,而忽略了船体表面的浸润性。例如,船在前行过程中,水流会在船体表面滞留,从而形成层流或者是湍流。而在超疏水材料表面,因为固液界面的粘附力非常小,所以很难形成层流,流体是直接和固体表面摩擦的阻力非常小。在特殊的各向异性微结构的辅助作用下,流体在超疏水结构表面很难形成稳定的边界层,从而实现了减阻的作用。专利CN103192946A提出一种楔形船底减阻气层保持结构,由两个以上相互平行且垂直于船底的纵隔板沿船体纵向与船斜底连接构成;纵隔板将船斜底平均隔成一至多个适当长度、宽度和深度的气腔用于保持气层。该技术利用气层作用来减小阻力,减阻效果有限;如能在微观结构上实现气层减阻,势必能更容易集成到船体、可有更广泛的应用。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题针对船体运动阻力问题,本专利技术提供了一种船体减阻微纳米复合结构的制备方法,获得有效减阻的微纳米结构。本专利技术的另一目的是提出所述微纳米结构在船只制造中的应用。(二)技术方案本专利技术的目的通过以下技术方案来实现:一种船体减阻微纳米复合结构,为设置在基体表面的三棱锥体形状的刀片结构阵列,所述三棱锥体俯视角度的形状为锐角三角形,三角形尖端的锐角角度在7~10°;所述刀片结构长200~600μm。其中,所述基体和刀片结构均为高分子聚合物材质,在所述刀片结构表面设置有疏水层,所述疏水 ...
【技术保护点】
1.一种船体减阻微纳米复合结构,其特征在于,为设置在基体表面的三棱锥体形状的刀片结构阵列,所述三棱锥体俯视角度的形状为锐角三角形,三角形尖端的锐角角度在7~10°;所述刀片结构长200~600μm。
【技术特征摘要】
1.一种船体减阻微纳米复合结构,其特征在于,为设置在基体表面的三棱锥体形状的刀片结构阵列,所述三棱锥体俯视角度的形状为锐角三角形,三角形尖端的锐角角度在7~10°;所述刀片结构长200~600μm。2.根据权利要求1所述的船体减阻微纳米复合结构,其特征在于,所述基体和刀片结构均为高分子聚合物材质,在所述刀片结构表面设置有疏水层,所述疏水层为纳米ZnO层。3.根据权利要求1或2所述的船体减阻微纳米复合结构,其特征在于,所述三棱锥体俯视角度的形状为锐角三角形,锐角所对的边长为10~80μm,三棱锥体高10~100μm;在横向和纵向上相邻的刀片结构均不对齐。4.设置有权利要求1~3任一项所述的船体减阻微纳米复合结构的船只,其特征在于,所述三棱锥体形状的锐角方向和船头的方向一致。5.权利要求1~3任一所述船体减阻微纳米复合结构的制备方法,其特征在于,包括步骤:(1)将刀尖整齐排列,然后在塑料板表面压下、或进行周期性地点焦,在塑料板表面压制出刀尖的反结构阵列;(2)用软复型的方法,用PDMS复制塑料板表面的结构,得到类似于手术刀尖的微结构;(3)用水热法在PDMS所制备的微结构表面制备纳米结构,经过氟硅烷处理之后,得到了具有低表面能的表面。6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述刀尖为手术刀的刀尖,在显微镜下用微加工方法焊在金属滚轮表面。7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,将手术...
【专利技术属性】
技术研发人员:王磊,刘静,
申请(专利权)人:中国科学院理化技术研究所,
类型:发明
国别省市:北京,11
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