[发明专利]一种水下壁面气体束缚系统及制备方法

说明书

本发明公开了一种水下壁面气体束缚系统及制备方法，系统包括：绝缘层，用于涂覆在水下壁面的基底上；电极，设置在绝缘层上，电极包括正电极和负电极，正电极和负电极在绝缘层上交替设置；超疏水涂层，涂覆在电极上，且超疏水涂层间隔设置，电极的末端伸出到超疏水涂层外部。本发明通过交替设置的正负电极对水进行电解形成氢气和氧气，产生的氧气和氢气被束缚在超疏水涂层区域，并且被亲水区域隔开，气体能够在水下壁面上存留，会将水和固体壁面分开，从而起到减阻或者防腐蚀的目的。本发明不需要外部气源供给，并且亲/疏水复合阵列结构排布，能够起到长久稳定气膜的作用，而且正负电极交替设置，加工难度低，有利于工程应用。

技术领域

本发明涉及水下表面处理技术领域，特别涉及一种水下壁面气体束缚系统及制备方法。

背景技术

水下航行器和水面舰艇在水下的壁面上封存的气膜能够在降低其摩擦阻力的同时提升其防腐蚀性能。通过技术手段尽可能长久、稳定地维持气体在水下壁面的存在时间具有重要的工程意义。常规水下壁面产气或封存气膜的方式有空化产气、外部通气、超疏水涂层束缚气体等。

发明专利《一种超空泡水下航行器》(申请号：201710895504.8)提供一种带有环形裙部的超空泡航行器，通过改善航行体的结构设计，有效实现航行体在高速航行时稳定前段形成的超空泡，降低航行体的运行阻力，但是该方法依赖于航行器高速航行所产生的空化气体，难以适用于静止或者低速物体。发明专利《船舶气膜减阻节能船底装置》(申请号：201510136084.6)提出通过添加横向导流板装置，利用船上风机向船底输入空气，从而在船底形成连续气膜达到减阻节能目的，但是此种方法仅适用于水面舰艇，对于深水航行器由于缺乏外部气源而不能适用此方法。发明专利《一种超疏水表面气膜减阻模型》(申请号：201820669635.4)公开了一种超疏水表面气膜减阻模型，通过活性金属充当原电池，在海水中自动生成氢气，气膜能够封存在超疏水表面的微纳米结构中，达到减阻效果，但是此种方法整个表面都均匀涂覆有超疏水涂层，以牺牲表面活性金属材料为代价，整个表面都束缚一层薄的气层，不能达到长久适用的目的。发明专利《一种基于电解水动态补气的超疏水表面气膜减阻模型》(申请号：201611112056.1)公开了一种基于电解水动态补气的超疏水表面减阻模型，通过内置于微结构内部的电极电解产生的气体实现超疏水表面气体的动态补充，但是该方法将电源正负极布置在同一个微结构内，给大面积加工带来不便。

发明内容

本发明实施例提供了一种水下壁面气体束缚系统及制备方法，用以解决现有技术中在整个水下壁面都涂覆超疏水图层带来的束缚时间较短以及将电源正负极布置在同一个微结构内带来的不便于加工的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种水下壁面气体束缚系统，包括：

绝缘层，用于涂覆在水下壁面的基底上；

电极，设置在绝缘层上，电极包括正电极和负电极，正电极和负电极在绝缘层上交替设置；

超疏水涂层，涂覆在电极上，且超疏水涂层间隔设置，电极的末端伸出到超疏水涂层外部。

另一方面，本发明实施例还提供了一种水下壁面气体束缚系统的制备方法，包括：

在水下壁面的基底上涂覆绝缘层；

在绝缘层上设置电极，电极包括正电极和负电极，正电极和负电极在绝缘层上交替设置；

在电极上涂覆超疏水涂层，且超疏水涂层间隔设置，电极的末端伸出到超疏水涂层外部。

本发明中的一种水下壁面气体束缚系统及制备方法，具有以下优点：