一种仿生减阻降噪薄膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种仿生减阻降噪薄膜的制备方法，属于材料工程技术领域。首先在覆膜机的主动轮的表面加工出三角形沟槽，然后在覆膜机的被动轮上铺设聚氯乙烯薄膜基材；使覆膜机的主动轮升温至，再使主动轮与被动轮相互对压，最后对主动轮卸载，冷却后得到仿生减阻降噪薄膜。本发明专利技术提出仿生减阻降噪薄膜的制备方法，制备工艺简单可控，易于制备减阻降噪良好的薄膜材料，而且薄膜材料表面的结构精度可以根据工程需要精确控制。本发明专利技术制备方法所用的设备简单，因此大大降低了薄膜材料的制备成本和设备维护成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于材料工程

技术介绍
摩擦阻力是阻碍飞行器提高航程和巡航速度，造成噪声和壁面热损伤的主要原因之一，来源于固/气界面间强烈的剪切作用。对于各类型高速飞行器而言，摩擦阻力是飞行器气动力的主要组成，也是导致能量消耗的主要原 因；若能显著降低摩擦阻力的大小，对节约能源和改善飞行器综合性能指标具有重要意义。固/气界面是飞行器壁面和空气分界处极薄的一个区域，其特点是沿壁面法向速度梯度非常大，由此产生强烈的剪切作用，是摩擦阻力产生的主要原因。通过壁面结构，改变固/气界面流动特性，减弱剪切作用，可实现摩擦阻力、噪声的降低以及减弱壁面热损伤程度。对飞行器壁面进行直接加工、涂层和薄膜是常采用的改变飞行器壁面结构的方式，其中受飞行器形状所限直接机械加工具有效率低下、工程适用性差的缺陷；通过涂层则控制精度较低。因此，专利技术出高精度、形貌可控、高效及工程适用性良好的薄膜可有效的克服上述缺陷，具有较佳的减阻降噪作用。然而，目前可知的沟槽薄膜往往具有生产效率低下、减阻降噪效果不显著的缺点；随着飞行器不断向高速、大距离方向发展，对沟槽薄膜提出了更高的要求。鸟类羽毛在长期进化过程中，形成了具有显著特异的表面结构；其中，羽毛由羽轴和羽片组成；组成羽片的羽小枝互相钩连，形成均匀且平行分布的沟槽结构。在进化过程中，羽毛表面沟槽结构是朝着减小鸟类飞行阻力的方向发展；不同鸟类的飞行速度不同，由此形成的沟槽形态亦随之有一定的变化。羽毛表面的这种沟槽结构，为减阻降噪薄膜提供了设计依据，具有重大的意义。对于沟槽薄膜的制备，目前普遍存在减阻降噪效果不明显的问题，这与薄膜表面沟槽形状和大小尺度关系密切。现有沟槽薄膜大多是在较低速度下，有一定的减阻降噪效果；对于亚音速和超音速环境下，尚未发现显著降低阻力和噪声的技术和专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出，以提高减阻降噪材料的性能，而且便于制备，有利于工程上的广泛应用。本专利技术提出的仿生减阻降噪薄膜的制备方法，包括以下步骤(I)在覆膜机的主动轮的表面加工出三角形沟槽，三角形沟槽的顶角α为30 90°，三角形的高度H为20微米 120微米，相邻两个沟槽之间的距离L为70微米 420微米；(2)在覆膜机的被动轮上铺设聚氯乙烯薄膜基材；(3)使覆膜机的主动轮升温至70°C 100°C，使主动轮与被动轮相互对压，主动轮的转速为2转/分钟 4转/分钟，对被动轮施加的压力为800Pa 1500Pa ；(4)对主动轮卸载，冷却后得到仿生减阻降噪薄膜。本专利技术制备的仿生减阻降噪薄膜表面的三角形沟槽的顶角β为60 120°，三角形的高度D为10微米 60微米，相邻两个沟槽之间的距离S为70微米 420微米。本专利技术提出仿生减阻降噪薄膜的制备方法，制备工艺简单可控，易于制备减阻降噪良好的薄膜材料，而且薄膜材料表面的结构精度可以根据工程需要精确控制。本专利技术制备方法所用的设备简单，因此大大降低了薄膜材料的制备成本和设备维护成本。附图说明图I是本专利技术制备方法中所用的主动轮表面的沟槽示意图。图2是本专利技术方法制备的仿生减阻降噪薄膜表面的三角形沟槽示意图。具体实施例方式本专利技术提出的仿生减阻降噪薄膜的制备方法，包括以下步骤 (I)在覆膜机的主动轮的表面加工出三角形沟槽，如图I所示，三角形沟槽的顶角α为30 90°，三角形的高度H为20微米 120微米，相邻两个沟槽之间的距离L为70微米 420微米；(2)在覆膜机的被动轮上铺设聚氯乙烯薄膜基材；(3)使覆膜机的主动轮升温至70°C 100°C，使主动轮与被动轮相互对压，主动轮的转速为2转/分钟 4转/分钟，对被动轮施加的压力为800Pa 1500Pa ；(4)对主动轮卸载，冷却后得到仿生减阻降噪薄膜，其结构如图2所示。本专利技术制备的仿生减阻降噪薄膜表面的三角形沟槽的顶角β为60 120°，三角形的高度D为10微米 60微米，相邻两个沟槽之间的距离S为70微米 420微米。本专利技术提出的仿生减阻降噪薄膜的制备方法，在覆膜机的被动轮上形成的仿生减阻降噪薄膜，在压制过程中发生弹性变形，在压制结束温度下降的过程中，弹性变形恢复，因此最后得到的仿生减阻降噪薄膜，其表面的沟槽参数与主动轮表面的沟槽结构不相同，主要是沟槽的深度，会缩小一半，由此使三角形沟槽的顶角和深度发生变化。因此在制备过程中，必须根据最终要求的仿生减阻降噪薄膜的尺寸，设计主动轮是三角形沟槽的尺寸。以下介绍本专利技术方法的实施例实施例一(I)在覆膜机的被动轮的表面加工出三角形沟槽，三角形沟槽的顶角α为30°，三角形的高度H为20微米，相邻两个沟槽之间的距离L为70微米；(2)在覆膜机的被动轮上铺设聚氯乙烯薄膜基材；(3)使主动轮升温至100°C，使主动轮与被动轮相互对压，并对被动轮施加800Pa，使主动轮的转速为4rmp ；(4)对主动轮卸载,冷却后得到三角形构型参量为β =60° , D=IO微米、S=70微米仿生减阻降噪薄膜。实施例二(I)在覆膜机的被动轮的表面加工出三角形沟槽，三角形沟槽的顶角α为60°，三角形的高度H为70微米，相邻两个沟槽之间的距离L为240微米；(2)在覆膜机的被动轮上铺设聚氯乙烯薄膜基材；(3)使主动轮升温至80°C，使主动轮与被动轮相互对压，并对被动轮施加1200Pa，使主动轮的转速为4rmp ；(4)对主动轮卸载，冷却后得到三角形构型参量为β =100°、D=35微米、S=240微米的仿生减阻降噪薄膜。实施例三(I)在覆膜机的被动轮的表面加工出三角形沟槽，三角形沟槽的顶角α为90°，三角形的高度H为120微米，相邻两个沟槽之间的距离L为420微米；(2)在覆膜机的被动轮上铺设聚氯乙烯薄膜基材；(3)使主动轮升温至100°C，使主动轮与被动轮相互对压，并对被动轮施加1500Pa，使主动轮的转速为2rmp ； (4)对主动轮卸载，冷却后得到三角形沟槽参量为β =120°、D=60微米、S=420微米仿生减阻降噪薄膜。综上所述，由于采用上述的设计理论和制备工艺，本专利技术提出了一种仿生减阻降噪薄膜，以简单、低廉的制备满足了各种飞行器降低壁面阻力和噪声的需求，对节约飞行器能耗和提高飞行器航程、航速具有显著地效果。通过说明和附图，给出了仿生减阻降噪薄膜的设计理论和制备工艺，基于本专利技术的精神，还可做其他的转换。尽管本专利技术提出了现有较佳的实施例；然而，这些内容并不作为局限。对于本领域的技术研究人员来说，本专利技术可以有各种更改和变化。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。权利要求1.，其特征在于该方法包括以下步骤 (1)在覆膜机的主动轮的表面加工出三角形沟槽，三角形沟槽的顶角α为30 90°，三角形的高度H为20微米 120微米，相邻两个沟槽之间的距离L为70微米 420微米； (2)在覆膜机的被动轮上铺设聚氯乙烯薄膜基材； (3)使覆膜机的主动轮升温至70°C 100°C，使主动轮与被动轮相互对压，主动轮的转速为2转/分钟 4转/分钟，对被动轮施加的压力为800Pa 1500Pa ； (4)对主动轮卸载，冷却后得到仿生减阻降噪薄膜。2.如权利要求I所述的制备方法，其特征在于所述的仿生减阻降噪薄膜表面的三角形沟槽的顶角β为60 120°，三角本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿生减阻降噪薄膜的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)在覆膜机的主动轮的表面加工出三角形沟槽，三角形沟槽的顶角α为30～90°，三角形的高度H为20微米～120微米，相邻两个沟槽之间的距离L为70微米～420微米；(2)在覆膜机的被动轮上铺设聚氯乙烯薄膜基材；(3)使覆膜机的主动轮升温至70℃～100℃，使主动轮与被动轮相互对压，主动轮的转速为2转/分钟～4转/分钟，对被动轮施加的压力为800Pa～1500Pa；(4)对主动轮卸载，冷却后得到仿生减阻降噪薄膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：封贝贝，杨星团，姜胜耀，陈大融，汪家道，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：