一种基于摩擦性能的软硬相间形貌仿生材料的制备方法技术

本发明专利技术属于仿生材料领域，具体的说是一种基于摩擦性能的软硬相间形貌仿生材料的制备方法。该方法包括以下步骤：步骤一、确定弹性模量不同的两种材料的配比；步骤二、确定弹性模量大的材料的基本体尺寸；步骤三、根据步骤一和步骤二得出的弹性模量不同的两种材料的配比和基本体尺寸采用激光加工、3D打印、物理共混的方法制备出软硬相间仿生材料。本发明专利技术制备的软硬相间形貌仿生材料方法简单，有优秀的耐磨性能、拉伸性能、抗冲击性能，其中以蜣螂、蚯蚓等土壤动物体表为原型，表面分布有一定规律的仿生耦合单元体的仿生材料，表现了出色的减阻、耐磨特性，并用于工程实际中，取得了较好的经济效益和社会效益。

Preparation method of hard and soft interphase shape bionic material based on friction property

The invention belongs to the field of bionic materials, in particular to a preparation method of a hard and soft interphase shape bionic material based on friction property. The method comprises the following steps: step one, to determine the two kinds of materials of different elastic moduli ratio; step two, determine the basic size of the bigger elastic modulus of the material; step three, according to the method of two kinds of material elastic modulus steps one and two of different proportion and the basic size of the laser processing, 3D print, physical blend prepared hard and soft white biomimetic materials. Hard and soft white shape bionic material preparation method of the invention is simple and has excellent abrasion resistance, tensile strength, impact resistance, the dung beetle, earthworms and other soil animal surface as the prototype, the bionic coupling unit of bionic material surface distribution has certain law, the character of resistance, wear resistance and excellent, and for in engineering practice, and achieved good economic and social benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种基于摩擦性能的软硬相间形貌仿生材料的制备方法
本专利技术属于仿生材料领域，具体的说是一种基于摩擦性能的软硬相间形貌仿生材料的制备方法。
技术介绍
自然界生物在亿万年的协同进化中，为满足生存需求而不断适应环境，其结构和功能已经达到近乎完美的程度。体表是生物与外界交换能量和物质的重要器官，同时保护生物免于外部环境的侵害。生物体根据所处环境，在进化中不断调整体表形态，造就出了各种各样的软硬相间形貌及结构，被赋予了优良的减阻、耐磨特性。天然生物材料，如竹材、潮间带贝类和蛇腹鳞等的摩擦学特性远远超出人们的想象。软硬相间形貌仿生材料是以生物体特性为原型将弹性模量不同的两种材料在一定配比下有序或无序排列而形成的材料，通过模仿天然生物材料的形貌、结构、材料配比、尺寸、分布规律等因素进行仿生设计。采用激光、3D打印、物理共混方法，在模具表面制备出具有一定分布规律的软硬相间仿生结构，可以有效地降低模具与铸件间的粘附力，并兼具耐磨、抗热疲劳等特性，取得了较好的经济效益和社会效益，同时，采用激光加工技术在材料表面加工软硬相间仿生形貌，提高了材料的强韧性、耐磨性、润滑性等。我们定义弹性模量小的材料为软材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于摩擦性能的软硬相间形貌仿生材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、确定弹性模量不同的两种材料的配比；定义弹性模量小的材料为软材料，弹性模量大的材料为硬材料；根据期望的软硬相间形貌仿生材料的材料属性及所需的摩擦系数，软硬材料的配比可根据以下公式计算：

【技术特征摘要】
1.一种基于摩擦性能的软硬相间形貌仿生材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、确定弹性模量不同的两种材料的配比；定义弹性模量小的材料为软材料，弹性模量大的材料为硬材料；根据期望的软硬相间形貌仿生材料的材料属性及所需的摩擦系数，软硬材料的配比可根据以下公式计算：其中，c％为软材料的体积百分比；f为软硬相间仿生材料的摩擦系数；fs为软材料的摩擦系数，fh为硬材料的摩擦系数；Es为软材料的弹性模量；Eh为硬材料的弹性模量；步骤二、确定弹性模量大的材料的基本体尺寸；根据期望的软硬相间形貌仿生材料具体形式和表面形貌尺寸即可得出；步骤三、根据步骤一和步骤二得出的弹性模量不同的两种材料的配比和基本体尺寸采用激光加工、3D打印、物理共混的方法制备出软硬相间仿生材料。2.根据权利要求1所述的一种基于摩擦性能的软硬相间形貌仿生材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述的期望的软硬相间形貌仿生材料的弹性模量大的材料为点状排列，即在弹性模量小的软材料上均匀分布着一系列点状的弹性模量大的硬材料，定义硬材料之间的横向距离为a1，纵向距离为b1，根据经验a1与b1的范围在1-2mm之间，点状硬材料半径r的计算方法包含以下步骤：21)确定软硬材料尺寸与两种材料的配比之间的关系；局部区域内材料的表面积为a1b1，软材料的表面积为a1b1-πr2。根据上式确定的软材料百分比，有：

【专利技术属性】
技术研发人员：刘镇宁，卢国龙，王蜜，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22