一种用于磨料气射流制备超疏水表面的系统和方法技术方案

本公开涉及一种用于磨料气射流制备超疏水表面的系统和方法，该系统包括供气装置、磨料供给装置、回收装置、固定装置、喷嘴和加工台；固定装置包括壳体、位于壳体中的腔体、以及设置于腔体中的掩膜板固定件和工件固定件，喷嘴的喷射口位于腔体中，且按照喷嘴中物料的喷射方向，喷射口、掩膜板固定件和工件固定件依次排列；加工台与壳体相连以驱动壳体垂直于喷射方向移动；腔体设置有物料出口，回收装置与腔体的物料出口连通。本公开的系统中设置有固定装置，固定装置不但对掩膜板和工件起到固定作用，进一步提高磨料气射流加工过程的稳定性，还可以与磨料回收装置相配合使用，以使得磨料得以回收利用，提高了资源的利用率。

A System and Method for Preparing Superhydrophobic Surface by Abrasive Gas Jet

【技术实现步骤摘要】
一种用于磨料气射流制备超疏水表面的系统和方法
本公开涉及材料表面加工领域，具体地，涉及一种用于磨料气射流制备超疏水表面的系统和方法。
技术介绍
有机玻璃表面的超疏水性是
的发展趋势之一。有机玻璃(polymethyl-methacrylate,PMMA)是一种典型的热塑性聚合物材料，具有透明性好、质量轻、不易碎裂、耐老化以及有良好的机械性能等优点，被广泛应用于车辆、建筑、装潢、医学仪器、厨房用具等各个方面。尤其在车辆方面被广泛应用，车辆的清洗太过于频繁一直是一个较大问题，尤其是挡风玻璃和车门窗极易粘附污秽。有机玻璃本身具有一定的疏水性，所以被广泛应用制作车辆的挡风玻璃和车门窗，但依然容易粘附污渍，需要频繁清洗。在这方面，超疏水的有机玻璃较普通有机玻璃更具优势，超疏水的有机玻璃表面更易冲刷掉灰尘、污秽，甚至能够做到自清洁。目前大部分超疏水材料的制作是对其表面采用各种低表面能的化学药剂进行修饰，但是这种方法需要用到各种较昂贵的化学药剂和复杂的仪器，在一定程度上提高了成本，并且很多超疏水材料的制备过程较复杂，制备条件较苛刻，制备周期较长。磨料气射流加工(AbrasiveAirJetMachining)是利用磨料与空气或其他气体混合而成的高速射流，经特殊设计的喷嘴高速冲击射向工件，通过对表面材料微量去除达到提高或降低表面质量和性能的方法。与传统制备超疏水性表面的化学方法相比，磨料气射流加工具有良好的环境友好性和方法简单性，该方法不受温度、湿度、水分等外部环境的影响，也未用到昂贵的化学药剂，环境污染极少，生产成本较低。但是现有磨料气射流装置应用过程中，存在资源回收利用率差、磨料污染工作台的问题。
技术实现思路
本公开的目的是为了解决现有磨料气射流装置使用时资源回收利用率差、磨料污染工作台的问题，提供一种用于磨料气射流制备超疏水表面的系统和方法。为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种用于磨料气射流制备超疏水表面的系统，该系统包括供气装置、用于提供磨料的磨料供给装置、用于回收磨料的回收装置、用于固定工件及掩膜板的固定装置、喷嘴和加工台；所述喷嘴设置有气体入口、磨料入口和喷射口，所述气体入口与所述供气装置连通，所述磨料入口与所述磨料供给装置连通；所述固定装置包括壳体、位于壳体中的腔体、以及设置于所述腔体中的掩膜板固定件和工件固定件，所述喷嘴的喷射口位于所述腔体中，且按照所述喷嘴中物料的喷射方向，所述喷射口、掩膜板固定件和工件固定件依次排列；所述加工台与所述壳体相连以驱动所述壳体垂直于所述喷射方向移动；所述腔体设置有物料出口，所述回收装置与所述腔体的物料出口连通。可选地，所述壳体的顶壁开设有用于伸入所述喷射口的开口，所述掩膜板固定件和工件固定件依次设置于所述开口下方；所述掩膜板固定件和工件固定件为承插式固定件，所述承插式固定件包括限位槽和夹紧槽，所述限位槽与所述壳体的侧壁相连且槽口朝向所述壳体内部，所述夹紧槽贴合于所述限位槽内侧并用于夹紧所述掩膜板固定件或工件固定件。可选地，所述物料出口设置于所述掩膜板固定件和工件固定件之间的外壳上。可选地，所述固定装置的顶壁上设置有用于避免磨料从所述固定装置中散出的柔性连接件，所述柔性连接件覆盖所述开口，所述喷嘴穿过所述柔性连接件进入所述腔体中。可选地，所述回收装置包括收集室、风机和电动机，所述收集室设置有物料入口和物料出口，所述风机设置有进风口和出风口，所述收集室的物料入口与所述腔体的物料出口连通，所述风机的进风口与所述收集室的物料出口连通，所述电动机与所述风机相连。可选地，所述收集室的物料出口处还设置有用于截留气体中固体颗粒的过滤网，所述过滤网的材料为铁、铜、钢和塑料中的至少一种。可选地，所述系统还包括用于调节所述喷嘴的喷射距离的调节装置，所述调节装置与所述喷嘴连接。可选地，所述加工台通过固定连接件与所述固定装置可拆卸地连接。可选地，所述供气装置包括依次连接设置的气源、稳压阀、截止阀和过滤器，所述过滤器的出口与所述喷嘴的气体入口连通。本公开第二方面提供一种磨料气射流制备超疏水表面的方法，该方法包括：采用本公开第一方面提供的系统制备超疏水表面。通过上述技术方案，本公开的系统中设置有固定装置，固定装置不但对掩膜板和工件起到固定作用，进一步提高磨料气射流加工过程的稳定性，还可以与磨料回收装置相配合使用，以使得磨料得以回收利用，提高了资源的利用率。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：图1是本公开提供的用于磨料气射流制备超疏水表面的系统一种具体实施方式的结构示意图。图2是本公开提供的固定装置的一种具体实施方式的结构示意图。附图标记说明1磨料供给装置100供气装置2固定装置21掩膜板固定件22工件固定件23夹紧槽24限位槽25壳体26腔体200回收装置3喷嘴300掩膜板4加工台400工件5过滤网6收集室7柔性连接件8风机9电动机10固定连接件11气源12稳压阀13截止阀14过滤器具体实施方式以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指本开的系统可以正常使用时的“上、下”。如图1和图2所示，根据本公开，本公开提供一种用于磨料气射流制备超疏水表面的系统，该系统包括供气装置100、用于提供磨料的磨料供给装置1、用于回收磨料的回收装置200、用于固定工件400及掩膜板300的固定装置2、喷嘴3和加工台4；所述喷嘴3设置有气体入口、磨料入口和喷射口，所述气体入口与所述供气装置100连通，所述磨料入口与所述磨料供给装置1连通；所述固定装置2包括壳体25、位于壳体25中的腔体26、以及设置于所述腔体26中的掩膜板固定件21和工件固定件22，所述喷嘴3的喷射口位于所述腔体26中，且按照所述喷嘴3中物料的喷射方向，所述喷射口3、掩膜板固定件21和工件固定件22依次排列；所述加工台4与所述壳体25相连以驱动所述壳体25垂直于所述喷射方向移动；所述腔体26设置有物料出口，所述回收装置200与所述腔体26的物料出口连通。本公开系统的磨料供给装置可以为常压磨料储罐，喷嘴中沿轴向还可以设置有文丘里管，文丘里管的两端分别与喷嘴的气体入口和喷射口连通，文丘里管的收缩部与磨料入口连通。供气装置100提供的由气体入口引入文丘里管内，气体经文丘里管的收缩部时流速加大，形成真空区将磨料容器中的磨料吸入；磨料经喷嘴喷射于固定装置中的掩膜板300及工件400上，随后经回收装置200回收后再次利用。如图1和图2所示，一种具体实施方式，所述壳体25的顶壁可以开设有用于伸入所述喷射口的开口，所述掩膜板固定件21和工件固定件22可以依次设置于所述开口下方。所述掩膜板固定件21和工件固定件22可以为任意形式，例如可以为卡扣式固定件、承插式固定件，优选为所述承插式固定件。所述承插式固定件可以包括限位槽24和夹紧槽23，所述限位槽24与所述壳体25的侧壁相连且槽口朝向所述壳体25内部，所述夹紧槽23贴合于所述限位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于磨料气射流制备超疏水表面的系统，其特征在于，该系统包括供气装置(100)、用于提供磨料的磨料供给装置(1)、用于回收磨料的回收装置(200)、用于固定工件(400)及掩膜板(300)的固定装置(2)、喷嘴(3)和加工台(4)；所述喷嘴(3)设置有气体入口、磨料入口和喷射口，所述气体入口与所述供气装置(100)连通，所述磨料入口与所述磨料供给装置(1)连通；所述固定装置(2)包括壳体(25)、位于壳体中的腔体(26)、以及设置于所述腔体中的掩膜板固定件(21)和工件固定件(22)，所述喷嘴(3)的喷射口位于所述腔体中，且按照所述喷嘴(3)中物料的喷射方向，所述喷射口(3)、掩膜板固定件(21)和工件固定件(22)依次排列；所述加工台(4)与所述壳体(25)相连以驱动所述壳体(25)垂直于所述喷射方向移动；所述腔体(26)设置有物料出口，所述回收装置(200)与所述腔体(26)的物料出口连通。

【技术特征摘要】
1.一种用于磨料气射流制备超疏水表面的系统，其特征在于，该系统包括供气装置(100)、用于提供磨料的磨料供给装置(1)、用于回收磨料的回收装置(200)、用于固定工件(400)及掩膜板(300)的固定装置(2)、喷嘴(3)和加工台(4)；所述喷嘴(3)设置有气体入口、磨料入口和喷射口，所述气体入口与所述供气装置(100)连通，所述磨料入口与所述磨料供给装置(1)连通；所述固定装置(2)包括壳体(25)、位于壳体中的腔体(26)、以及设置于所述腔体中的掩膜板固定件(21)和工件固定件(22)，所述喷嘴(3)的喷射口位于所述腔体中，且按照所述喷嘴(3)中物料的喷射方向，所述喷射口(3)、掩膜板固定件(21)和工件固定件(22)依次排列；所述加工台(4)与所述壳体(25)相连以驱动所述壳体(25)垂直于所述喷射方向移动；所述腔体(26)设置有物料出口，所述回收装置(200)与所述腔体(26)的物料出口连通。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述壳体(25)的顶壁开设有用于伸入所述喷射口的开口，所述掩膜板固定件(21)和工件固定件(22)依次设置于所述开口下方；所述掩膜板固定件(21)和工件固定件(22)为承插式固定件，所述承插式固定件包括限位槽(24)和夹紧槽(23)，所述限位槽(24)与所述壳体(25)的侧壁相连且槽口朝向所述壳体(25)内部，所述夹紧槽(23)贴合于所述限位槽(24)内侧并用于夹紧所述掩膜板固定件(21)或工件固定件(22)。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述腔体(26)的物料出口设置于所述掩膜板...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，钱小龙，
申请(专利权)人：北京工商大学，
类型：发明
国别省市：北京,11