[发明专利]一种鲨鱼皮表面微沟槽结构的复制方法

说明书

技术领域

本发明属于生物约束成型技术领域，特别涉及到一种鲨鱼皮表面微沟槽结构的复制方法。

背景技术

随着世界范围内能源危机蔓延，船舶和飞机减阻技术成为节约能源的有效手段。目前，众多的减阻方法在实际应用过程中都存在一定的局限。沟槽减阻较其它减阻方式更为实用，因此成为了国内外减阻技术研究的重点和突破口。海洋中的鲨鱼经过长期进化，其表面盾甲鳞沟槽结构具有很大的减阻潜力。经过研究发现，其表面布满了三维互锁的微小沟槽结构(如图1所示)。这种结构改变了鱼体表面流场分布，减小表皮与水的摩擦阻力，从而起到减阻作用，称之为“沟槽减阻效应”，这使它们成为海洋中游速最快的生物之一。如果将这种结构应用在飞行器、舰船、输油管道等工程领域，可以起到减阻节能的作用。

近年来，国内外在鲨鱼皮复制方面取得了一些研究成果，但是仍然存在复制精度差、减阻率低的问题尚未解决。国外，主要是先将鲨鱼皮微沟槽形状简化成三角形或矩形，然后进行热压成型。该方法成型简单，但减阻率较低，与真鲨鱼皮减阻效果存在一定差距。目前国内，主要有鱼皮直接热压成型法和电铸模具成型法两种方法，存在的问题是脱模困难、盾甲鳞复制精度低。所以，如果能够将鲨鱼皮盾甲鳞沟槽结构完整清晰复制，将直接解决鲨鱼皮复制的瓶颈难题，对推动其在飞行器、舰船、输油管道等工程领域的广泛应用都具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种鲨鱼皮表面微沟槽结构的复制方法，用于制备表面具有盾甲鳞微沟槽结构的鲨鱼皮薄膜。

本发明的技术方案是一种鲨鱼皮表面微沟槽结构的复制方法，能够将鲨鱼盾甲鳞微沟槽结构表面完美清晰复制，所述方法包括以下步骤：鲨鱼皮预处理；喷脱模剂；不饱和树脂浇注；抽真空；不饱和树脂脱模；喷脱模剂；液态硅橡胶浇注；抽真空；硅橡胶脱模。具体步骤如下：

(1)鲨鱼皮预处理：将鲨鱼皮背面的肌肉、筋等皮下组织剔除；将鲨鱼皮放入5％福尔马林溶液中浸泡，防止鱼皮腐烂损坏表面鳞盾结构；使用乙醇梯度溶液进行2次脱水，每次脱水20～30分钟；烘干获得鲨鱼皮复制样本；

(2)浇注不饱和树脂：将鲨鱼皮复制样本固定在容器底部，向鲨鱼皮复制样本表面喷涂适量干性脱模剂；然后将不饱和树脂191、促进剂、固化剂按质量比100∶2.3∶2.3的比例均匀混合后，浇注到容器中；

(3)抽真空：将容器放入真空干燥器中抽真空，当罐内压力下降至10～20kPa时停止抽真空，保持压力10～20分钟；

(4)不饱和树脂脱模：将不饱和树脂和步骤(3)得到的鱼皮样本脱离，得到具有盾甲鳞微结构表面的不饱和树脂鲨鱼皮模具；

(5)浇注液态硅橡胶：将不饱和树脂鲨鱼皮模具固定在容器中；向不饱和树脂模具表面喷涂适量干性脱模剂；将液态硅橡胶与固化剂按质量比100∶2.4的比例均匀混合后，浇注到模具中；

(6)抽真空：将容器放入真空干燥器中抽真空，当罐内压力达到10～20kPa时停止抽真空，保持压力15～20分钟；

(7)硅橡胶脱模：将凝固的硅橡胶从模具中脱模，得到具有鲨鱼盾甲鳞微沟槽结构表面的硅橡胶仿制鲨鱼皮。

本发明的效果和益处是：由于本发明首先采用真空浇注不饱和树脂的方式成型鲨鱼皮模具，然后采用真空浇注硅橡胶的方式复制鲨鱼皮，该方法能够及时排出鲨鱼皮盾甲鳞沟槽内的空气，有利于熔体在微小缝隙内的流动，因而更加有利于三维互锁沟槽结构的成型。该方法能够完整清晰复制鲨鱼盾甲鳞微沟槽结构表面，解决目前鲨鱼皮复制精度低、脱膜困难的问题，制备出具有最佳减阻效果的鲨鱼皮薄膜。

附图说明

图1是显微镜下的鲨鱼皮结构图。

图2是鲨鱼皮复制工艺流程图。

图3是显微镜下的不饱和树脂模具鲨鱼皮结构图。

图4是显微镜下复制鲨鱼皮结构图。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的最佳实施例。

本发明涉及一种鲨鱼皮表面微沟槽结构的复制方法，该方法的实施步骤依次是。

实施例1：

步骤1鲨鱼皮预处理

将鱼皮背面的肌肉、筋等皮下组织剔除；使用乙醇梯度溶液进行2次脱水，每次脱水20～30分钟；用两块玻璃板将鱼皮夹住放入烘干箱中，在45℃条件下烘干30～40分钟，得到鲨鱼皮复制样本；

步骤2不饱和树脂浇注

将鲨鱼皮样本固定在容器底部，样本表面喷涂适量干性脱模剂；将不饱和树脂191、促进剂、固化剂按质量比100∶2.3∶2.3的比例均匀混合后，浇注到容器中；

步骤3抽真空