[发明专利]一种仿生防锈防腐蚀潜水器外壳

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的防止微生物粘附、海水腐蚀的金属潜水器外壳，具体涉及一种仿生防锈防腐蚀潜水器外壳，属于水下航行设备技术领域。

背景技术

近年来，随着科学技术的持续发展和对能源需求的不断提高，人类对海洋的认识和开发力度亦不断增加，并逐步向深海扩展。潜水器具有海底采样、水中观察测定以及拍摄录象、照相、打捞等功用，广泛应用于海洋基础学科的研究和海洋资源的调查、开发，对这些领域的发展起到重大作用。潜水器在海洋开发中具有无可比拟的优越性。目前，我国正在进行大深度载人潜水器的研制工作。载人潜水器结构中，外壳的设计无疑是重中之重。潜水器外壳除形成并保持潜水器的外形，以提高潜水器的水动力性能之外，还承担着保护潜水器内部设备的重要使命。而实际潜水过程中，海水中存在着大量的微生物和化学物质，由于潜水器外壳长时间与腐蚀水平较高的海水接触，不免对外壳造成细菌粘附、生锈和化学腐蚀等危害，严重时必须停止潜水作业，进行外壳设备维修。

针对潜水器外壳生、锈腐蚀这一严重问题，传统改进方法主要有两种：一种是更换潜水器外壳的材质，将传统的金属机械材料替换成耐海水腐蚀的先进材料，例如玻璃钢、钛合金等；另外一种是将潜水器外壳进行表面改性处理，具体是在外壳表面进行涂层或涂料处理，比如聚四氟乙烯涂层、无溶剂防腐蚀涂料等。但是以上改进方法在实际潜水过程中都存在一定的问题：材料刚度不够；投入成本过大；涂层或涂料与壳体附着力不高，容易脱落，使用寿命不长等等。综上所述，设计一种高效的防锈防腐蚀的潜水器外壳具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种仿生防锈防腐蚀潜水器外壳，主要体现在其表面结构设计。本发明对一些典型的超疏水生物表面进行了长时间的浸水试验，旨在发现典型超疏水生物表面随浸水时间的增加，其润湿性是否变化。经研究发现，天堂凤蝶翅膀反面不仅具有明显的超疏水性，而且随着浸水时间的增加，其润湿性没有明显变化，接触角从开始的155.67°到60小时后的133°，一直保持明显的疏水性能。本发明受此启发，深入研究天堂凤蝶翅膀反面微观结构，根据相似可行性原则，将天堂凤蝶翅膀反面微观结构进行优化、设计并加工到普通潜水器外壳表面。由于本发明的特殊结构，使潜水器外壳可以在相对较长的时间内一直保持超疏水性能，所以海水无法有效地接触到其表面，使其一直保持干爽状态，不轻易生锈，同时又不会被腐蚀。

由于不同的潜水器形状千变万化，无法统一，在此，本发明用潜水器外壳基板来代替整体外壳，不影响任何实际加工操作。

本发明的技术方案是在潜水器外壳表面利用电化学刻蚀法制备能长时间保持超疏水性能的特征结构。所述特征结构是由类似天堂凤蝶翅膀反面鳞片和脊条组成。若干鳞片和若干脊条相间排布，单个鳞片长为160μm，宽为80μm，厚度自上而下连续变化，从0μm一直增加到30μm，从侧面来看，鳞片呈现出一个直角三角形，紧贴在潜水器外壳基板上，鳞片斜边与基板之间的角度为10°。而脊条则是规则的小长方体结构，正面看去，该脊条长160μm，宽20μm，从侧面看，脊条的厚度为20μm。鳞片与脊条之间相隔10μm，两种结构交替排布，形成一排，而下排结构重复上排结构，两排结构之间相隔20μm。由鳞片和长方体脊条交替排布而形成的特殊结构，是天堂凤蝶翅膀反面微观结构的最佳体现。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用天堂凤蝶翅膀反面微观结构，将潜水器外壳表面加工出类似鳞片和脊条相间排布的结构。所述的仿生结构能有效地减少外壳生锈，防止海水中微生物对壳体的粘附，同时又显著地降低海水对壳体的腐蚀。

2、本发明仅仅是对潜水器外壳进行表面物理该形，而非化学改性，无涂层或涂料，对海洋无污染，环保安全。

3、本发明无需采用先进材料，在普通潜水器壳体表面即可加工，成本低廉，经济性好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为鳞片剖视图。

图3为脊条剖视图。

其中：1-潜水器外壳基板；2-鳞片；3-脊条。

具体实施方式

请参阅图1、图2和图3所示，本发明由潜水器外壳基板1、鳞片2和脊条3组成；