[发明专利]水田机械触泥部件仿生柔性减阻材料及制备方法与应用

权利要求书

1.一种仿生柔性减阻材料结构，其特征在于：所述材料仿泥鳅表皮制作，所述材料的基体为PDMS、PMMA、柔性复合材料或金属中的一种，所述材料的基体表面带有并列设置的多个V型槽结构；所述V型槽同侧倾斜设置，V型槽的开口S的范围为0.05-1.50mm；相邻所述V型槽根部间距L的范围为0.05-1.50mm，V型槽高度H的范围为0.01-0.50mm；相邻所述V型槽间顶端的夹角β的范围为30^o-135^o，倾角α的范围为0^o＜α＜90^o，且α+β＜180^o。

2.根据权利要求1所述的仿生柔性减阻材料结构的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）样品预处理:首先将新鲜泥鳅表皮进行粘液脱附处理、蒸馏水冲洗去除溶液残留，其次再用甲醛溶液浸泡后，最后利用乙醇梯度脱水、干燥后待用；去除生物表皮的粘液是采用浓度为5%的碳酸氢钠溶液中侵泡10min，利用蒸馏水冲洗10min去除表皮残留的碳酸钠晶体；然后再放入丙酮溶液中侵泡10min，取出后侵泡在浓度35%的甲醛溶液浸泡3h后；将浸泡后的表皮依次放入如下浓度30%，50%，70%，80%，90%的乙醇溶液中各5min进行梯度脱水；最后将表皮平展固定后进行干燥处理；

2）取一块泥鳅表皮或者体表上的单个鳞片，通过电镜观察到的生物体表面的微观结构，建立三维仿生微结构，采用微加工方法加工出带有微观结构的仿生模具；

3）制作仿生微结构的反结构：将配置好的混合溶液倒入上述步骤2）得到的仿生模具上，混合溶液是由不饱和树脂、固化剂、促进剂按照85-115:1.5-3.5:1.5-3.5比例配制；溶液的深度高出表皮3-5mm，然后将其放置于真空干燥箱中，加热温度50-90℃，压力20-50KPa，保温保压时间为1h，获得与仿生模具相反的微结构模型；

4）制作仿生微结构：将配置好的硅胶溶倒入上述步骤3）脱模处理后的与仿生模具相反的微结构模型上，所述硅胶溶液是由硅胶与固化剂按照10:1配比均匀混合而成，静止1h后使用；然后将其置于真空干燥箱中加热温度50-90℃，压力20-50KPa，保温保压时间为1h，得到仿生柔性表面结构；

5）上述步骤4)经过脱模处理后，得到具有表面带有并列设置的多个V型槽结构的水田机械触泥部件仿生柔性减阻表面材料结构。

3.根据权利要求1所述的仿生柔性减阻材料结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）样品预处理:首先将新鲜泥鳅表皮进行粘液脱附处理、蒸馏水冲洗去除溶液残留，去除生物表皮的粘液是采用浓度为5%的碳酸氢钠溶液中侵泡10min，利用蒸馏水冲洗10min去除表皮残留的碳酸钠晶体；然后再放入丙酮溶液中侵泡10min，取出后侵泡在浓度35%的甲醛溶液浸泡3h后；将浸泡后的表皮依次放入如下浓度30%，50%，70%，80%，90%的乙醇溶液中各5min进行梯度脱水；最后将表皮平展固定后进行干燥处理；

2）制作仿生微结构的反结构：将配置好的混合溶液倒入上述步骤1）已处理好的泥鳅表皮上，混合溶液是由不饱和树脂、固化剂、促进剂按照85-115:1.5-3.5:1.5-3.5比例配制；溶液的深度高出表皮3-5mm，然后将其放置于真空干燥箱中，加热温度50-90℃，压力20-50KPa，保温保压时间为1h，获得与泥鳅体表微结构相反的微结构模型；

3）制作仿生微结构：将配置好的硅胶溶倒入上述步骤2）脱模处理后的与泥鳅体表微结构相反的微结构模型上，所述硅胶溶液是由硅胶与固化剂按照10:1配比均匀混合而成，静止1h后使用；然后将其置于真空干燥箱中加热温度50-90℃，压力20-50KPa，保温保压时间为1h，得到仿生柔性表面结构；

4）上述步骤3)经过脱模处理后，得到水田机械触泥部件仿生柔性减阻表面材料结构。

4.一种如权利要求1-3任一项所述仿生柔性减阻材料结构用于水田机械触泥部件表面进行仿生减阻的应用，其特征在于，将所述的仿生减阻材料结构置于水田机械、水路两栖类装甲车、水下机械、钻泥潜航器的触泥部件表面。