本发明专利技术提供一种制备仿生复合功能结构的氢氟酸与硅藻土酸蚀成型反应装置，包括手柄、螺纹杆、注酸口、上压板、围挡、均压衬垫、超声振动器、底板、排酸导管、电热丝、加厚立壁、排酸孔、仿生表面阴模板、支撑柱，属于仿生功能结构制造领域。采用本发明专利技术所成型出的仿生复合功能结构既能在表面高逼真的复型出仿生表面阳模微结构，又能在内部保有硅藻土颗粒的吸附、缓释多孔通道，而且结构体本身还具有良好的机械强度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供一种制备仿生复合功能结构的氢氟酸与硅藻土酸蚀成型反应装置，属于仿生功能结构制造领域。
技术介绍
许多生物体在长期的进化过程中逐渐形成了具有独特结构和功能特性的生物复合结构。例如，荷叶表面除了具有微米尺度的乳突状生物非光滑形貌外，还具有纳米尺度的生物蜡分泌结构，二者的叠加作用使得荷叶具备可防止水滴和污垢附着的超疏水性生物脱附功能，称为“荷叶效应”；鲨鱼表皮除了具有微米尺度的沟槽状生物非光滑形貌外，其鳞下还具有纳米尺度的减阻液分泌结构，二者的耦合作用使得鲨鱼皮具备出色的形貌与界面复合减阻功能，称为“鲨鱼皮效应”。对上述生物复合功能结构进行仿生制造以制备各种仿生复合功能结构，对于提高人造产品性能、促进经济社会发展具有重要意义。硅藻土是古代活体硅藻的生物残骸，其主要成分是二氧化硅，其颗粒形状复杂多样、尺度为微米级，颗粒本身为轻质多孔结构，纳米级孔隙结构贯通颗粒整体。鉴于硅藻土具有上述材质和结构特性，这使得其具有大比表面积、高孔隙度、高吸附性、高缓释性、低密度、耐高温、耐腐蚀等优点。考虑到硅藻土的二氧化硅成分，其颗粒在氢氟酸酸蚀作用下彼此间产生键合，进而可以在模具约束下固化成型为复杂、轻质、多孔结构体，这为制备兼具表面仿生非光滑形貌与内部吸附缓释通道的仿生复合功能结构提供了一种有效途径。当前，有关借助硅藻土与氢氟酸进行化学反应制备功能结构特别是仿生功能结构的方法已有报道。例如专利号为ZL201010033700.2的中国专利提供了一种硅藻壳体或硅藻土与玻璃的键合方法，专利号为ZL201110261728.6、ZL201110261667.3、ZL201110261739.4、ZL201110261738.X、ZL201110261678.1的中国专利介绍了多种借助硅藻土与氢氟酸进行酸蚀或热压键合反应制备仿鲨鱼复合减阻结构的工艺方法。但由于硅藻土与氢氟酸的酸蚀反应不仅反应条件苛刻，比如反应初期需要酸液与硅藻土充分接触，且需施加一定的压力和温度，反应后期则不能施加压力，而且反应过程可控性差，伴随大量的热、气释放等，这对相关反应装置的设计提出了很高要求，但目前尚未见到有关专门用于制备仿生复合功能结构的氢氟酸与硅藻土酸蚀成型反应装置的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种制备仿生复合功能结构的硅藻土酸蚀成型反应装置，以解决上述技术问题。本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：制备仿生复合功能结构的硅藻土酸蚀成型反应装置，其特征在于：包括手柄、螺纹杆、注酸口、上压板、围挡、均压衬垫、超声振动器、底板、排酸导管、电热丝、加厚立壁、排酸孔、仿生表面阴模板、支撑柱，螺纹杆竖直放置且与“L”形支撑柱的一端保持螺纹连接，螺纹杆朝上的一端固定有手柄，螺纹杆朝下的一端与上压板中心位置相固定，上压板朝上的一面设有若干注酸口，上压板朝下的一面与均压衬垫固定连接，注酸口贯通上压板与均压衬垫，围挡为上下通透的“口”字形结构，其一侧立壁为壁厚加大的加厚立壁，支撑柱的另一端固定于加厚立壁上，在围挡外侧立面上固定有均匀排布的电热丝，电热丝由外接电源供电，在围挡内侧立面的下部设有若干能够连通围挡内外两侧立面的排酸孔，排酸孔朝向围挡外侧立面的一端与设有开关的排酸导管相连通，矩形底板通过若干沉头螺钉固定于围挡的下部端面上，底板的面积与围挡下部端面面积相同，围挡下部端面与底板之间设有防漏垫片，底板上表面安装固定有可拆卸的矩形仿生表面阴模板，仿生表面阴模板的面积与围挡下部开口面积相同，仿生表面阴模板上表面上成型有仿生表面阴模微结构，底板下表面与超声振动器上表面相贴合，超声振动器由外接电源供电，超声振动器工作时可以朝上发射超声波。所述上压板、围挡、底板的材质为镍、铅中的一种，所述均压衬垫的材质为环氧树脂。所述仿生表面阴模板的材质为聚乳酸、镍、铅中的一种，所述仿生表面阴模微结构的尺寸量级不低于微米级。所述注酸口的个数为4个～8个，所述排酸孔的个数为2个～4个。所述电热丝工作时可使围挡内部的温度范围保持在60℃～90℃。所述超声振动器的功率为80W～120W。制备仿生复合功能结构的硅藻土酸蚀成型反应装置，其工作过程为：将事先制作完成的仿生表面阴模板安装到该反应装置上，向围挡内填入适量的反应用预处理硅藻土，并用刮板刮平；旋转手柄移动上压板，使之与围挡内的硅藻土接触；关闭排酸导管，通过注酸口向围挡内注入一定浓度的适量氢氟酸；电热丝通电以提高硅藻土酸蚀反应温度，开启超声振动器以使酸液充分接触硅藻土孔洞结构，进而促进酸蚀反应充分进行，反应过程中产生的热、气等通过注酸口以及其它缝隙结构排出；继续旋转手柄移动上压板，给酸蚀过程中的硅藻土施加一定压力，使得硅藻土颗粒之间互相键合，进而在上压板、围挡、仿生表面阴模板的多重约束作用下固化成型；临近反应结束，升起上压板解除压力，让硅藻土在无外来压力作用下继续固化；反应结束，开启排酸导管排出多余酸液，拆下底板，使成型后的硅藻土固化结构体与仿生表面阴模板脱模，便制得既有表面仿生非光滑形貌、又有内部吸附缓释通道的仿生复合功能结构。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：（1）本专利技术借助均匀排布的注酸口以及超声振动器可以保证硅藻土与氢氟酸在酸蚀反应初期即实现充分接触，有利于酸蚀反应的进行；（2）本专利技术设计的螺纹杆、上压板、均压衬垫、围挡以及电热丝可以对硅藻土的酸蚀反应提供均匀的压力和温度，有利于加快键合速度、提高键合质量；（3）本专利技术设计的注酸口、超声振动器可以促进酸蚀反应初期所产生的大量热量、气体的排出；（4）本专利技术所使用的仿生表面阴模板易于安装和更换，具有较强的的实用性和经济性；（5）采用本专利技术所成型出的仿生复合功能结构既能在表面高逼真的复型出仿生表面阳模微结构，又能在内部保有硅藻土颗粒的吸附、缓释多孔通道，而且结构体本身还具有良好的机械强度。附图说明图1是本专利技术实施例的反应装置整体结构示意图。图2是本专利技术实施例中超声振动器、底板、仿生表面阴模板的安装示意图。图中：1、手柄2、螺纹杆3、注酸口4、上压板5、围挡6、均压衬垫7、超声振动器8、底板9、排酸导管10、电热丝11、加厚立壁12、排酸孔13、仿生表面阴模板14、支撑柱。具体实施方式在图1、图2所示的实施例中，螺纹杆（2）竖直放置且与“L”形支撑柱（14）的一端保持螺纹连接，螺纹杆（2）朝上的一端固定有手柄（1），螺纹杆（2）朝下的一端与上压板（4）中心位置相固定，上压板（4）朝上的一面设有4个注酸口（3），上压板（4）朝下的一面与均压衬垫（6）固定连接，注酸口（3）贯通上压板（4）与均压衬垫（6），围挡（5）为上下通透的“口”字形结构，其一侧立壁为壁厚加大的加厚立壁（11），支撑柱（14）的另一端固定于加厚立壁（11）上，在围挡（5）外侧立面上固定有均匀排布的电热丝（10），电热丝（10）由外接电源供电，在围挡（5）内侧立面的下部设有2个能够连通围挡（5）内外两侧立面的排酸孔（12），排酸孔（12）朝向围挡（5）外侧立面的一端与设有开关的排酸导管（9）相连通，矩形底板（8）通过4个沉头螺钉固定于围挡（5）的下部端面上，底板（8）的面积与围挡（5）下部端面面积相同，围挡（5）下部端面与底板（8）之间设有防漏垫片，底板（8）上表面安装固定有可拆卸的本文档来自技高网...
【技术保护点】
制备仿生复合功能结构的硅藻土酸蚀成型反应装置，其特征在于：包括手柄（1）、螺纹杆（2）、注酸口（3）、上压板（4）、围挡（5）、均压衬垫（6）、超声振动器（7）、底板（8）、排酸导管（9）、电热丝（10）、加厚立壁（11）、排酸孔（12）、仿生表面阴模板（13）、支撑柱（14），螺纹杆（2）竖直放置且与“L”形支撑柱（14）的一端保持螺纹连接，螺纹杆（2）朝上的一端固定有手柄（1），螺纹杆（2）朝下的一端与上压板（4）中心位置相固定，上压板（4）朝上的一面设有若干注酸口（3），上压板（4）朝下的一面与均压衬垫（6）固定连接，注酸口（3）贯通上压板（4）与均压衬垫（6），围挡（5）为上下通透的“口”字形结构，其一侧立壁为壁厚加大的加厚立壁（11），支撑柱（14）的另一端固定于加厚立壁（11）上，在围挡（5）外侧立面上固定有均匀排布的电热丝（10），电热丝（10）由外接电源供电，在围挡（5）内侧立面的下部设有若干能够连通围挡（5）内外两侧立面的排酸孔（12），排酸孔（12）朝向围挡（5）外侧立面的一端与设有开关的排酸导管（9）相连通，矩形底板（8）通过若干沉头螺钉固定于围挡（5）的下部端面上，底板（8）的面积与围挡（5）下部端面面积相同，围挡（5）下部端面与底板（8）之间设有防漏垫片，底板（8）上表面安装固定有可拆卸的矩形仿生表面阴模板（13），仿生表面阴模板（13）的面积与围挡（5）下部开口面积相同，仿生表面阴模板（13）上表面上成型有仿生表面阴模微结构，底板（8）下表面与超声振动器（7）上表面相贴合，超声振动器（7）由外接电源供电，超声振动器（7）工作时可以朝上发射超声波。...
【技术特征摘要】
1.制备仿生复合功能结构的硅藻土酸蚀成型反应装置，其特征在于：包括手柄（1）、螺纹杆（2）、注酸口（3）、上压板（4）、围挡（5）、均压衬垫（6）、超声振动器（7）、底板（8）、排酸导管（9）、电热丝（10）、加厚立壁（11）、排酸孔（12）、仿生表面阴模板（13）、支撑柱（14），螺纹杆（2）竖直放置且与“L”形支撑柱（14）的一端保持螺纹连接，螺纹杆（2）朝上的一端固定有手柄（1），螺纹杆（2）朝下的一端与上压板（4）中心位置相固定，上压板（4）朝上的一面设有若干注酸口（3），上压板（4）朝下的一面与均压衬垫（6）固定连接，注酸口（3）贯通上压板（4）与均压衬垫（6），围挡（5）为上下通透的“口”字形结构，其一侧立壁为壁厚加大的加厚立壁（11），支撑柱（14）的另一端固定于加厚立壁（11）上，在围挡（5）外侧立面上固定有均匀排布的电热丝（10），电热丝（10）由外接电源供电，在围挡（5）内侧立面的下部设有若干能够连通围挡（5）内外两侧立面的排酸孔（12），排酸孔（12）朝向围挡（5）外侧立面的一端与设有开关的排酸导管（9）相连通，矩形底板（8）通过若干沉头螺钉固定于围挡（5）的下部端面上，底板（8）的面积与围挡（5）下部端面面积相同，围挡（5）下部端面与底板（8）之间设有防漏垫片，底...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩鑫，孙延刚，郗昊，梁彦超，王娟，杨自栋，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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