本實用新型專利技術公開了一種提高涂層與基體界面結合強度的仿生基體表面結構，其是由扇形結構單元排列而成，扇形結構單元符合h=asin(θ/2)/cot(β/4)；其中θ∈(0.1°,?3.5°)，β∈(0°,?180°)，a∈(0,?10)mm，h不大于0.3mm；其中，θ1是扇形結構單元放射肋的放射角；θ2是相鄰兩個扇形結構單元放射肋的間隔(θ1=θ2=θ)；β是扇形結構單元放射肋的圓心角；h是扇形結構單元放射肋的高度；a是扇形結構單元所對應的外切正方形邊長；所述扇形結構單元應用于基體表面的排列方式是扇形結構單元中心放射式排列，扇形結構單元順時針旋轉排列，扇形結構單元交叉排列，扇形結構單元平行排列及扇形結構單元線性排列。本實用新型專利技術擴大了涂層與基體表面的有效接觸面積，且有利于涂層與基體表面處于良好的機械結合狀態，進而提高了涂層與基體的界面結合強度。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）
【技術實現步驟摘要】
本技術涉及一種提高涂層與基體界面結合強度的仿生基體表面結構，特別是涉及一種具有仿生幾何結構的基體表面，屬于涂層與基體界面結合的設計技術。
技術介紹
涂層與基體間的界面結合強度是涂層最重要的性能之一。涂層的材料與厚度、基體的材料與硬度、及基體的表面粗糙度和表面化學處理等因素對涂層與基體間的界面結合強度存在一定的影響。涂層和基體之間的良好結合是涂層實現其自身功能作用的首要條件。目前，為了獲得更好的表面結合強度，通常對基體表面進行處理使其具有適當的表面粗糙度，盡可能擴大基體表面的有效接觸面積，進而提高基體表面單位面積上的涂層結合力。櫛孔扇貝是長期生活在海洋中的天然生物，經過千百年的進化形成了優異的結構與功能。其中，櫛孔扇貝棱柱層表面的獨特結構有利于其角質層與棱柱層良好的結合，以抵抗外界腐蝕，達到保護自身的目的。因此，櫛孔扇貝獨特優異的棱柱層表面結構成為研究基體表面具有適當粗糙度的良好的仿生對象。對基體表面進行結構仿生設計，為提高涂層與基體的界面結合強度提供了一種嶄新的仿生設計思路。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種提高涂層與基體界面結合強度的仿生基體表面結構，特別是涉及一種具有仿生幾何結構的基體表面，本技術能提高涂層與基體界面的結合強度。本技術以櫛孔扇貝獨特的棱柱層表面結構為仿生研究對象，提取其特有的幾何結構特征，并將其應用于基體表面的結構仿生設計。本技術之表面結構是由扇形結構單元排列而成，扇形結構單元符合下述公式h=asin ( Θ/2)/cot ( β/4)；其中Θ e (O. I。，3.5。)，β e (O。，180。)，ae (O, 10)mm，h 不大于0. 3mm ；其中，θ I是扇形結構單元放射肋的放射角；Θ 2是相鄰兩個扇形結構單元放射肋的間隔(Θ e Θ 2= θ ) ； ^是扇形結構單元放射肋的圓心角；h是扇形結構單元放射肋的高度^是扇形結構單元所對應的外切正方形邊長。所述扇形結構單元應用于基體表面的排列方式是扇形結構單元中心放射式排列方式，扇形結構單元順時針旋轉排列方式，扇形結構單元交叉排列方式，扇形結構單元平行排列方式及扇形結構單元線性排列方式。本技術的有益效果本技術擴大了涂層與基體表面的有效接觸面積，且有利于涂層與基體表面處于良好的機械結合狀態，進而提高了涂層與基體的界面結合強度。附圖說明圖I、圖2和圖3為仿生單元結構示意圖。圖4為扇形結構單元中心放射式排列方式示意圖。圖5為扇形結構單元順時針旋轉排列方式示意圖。圖6為扇形結構單元交叉排列方式示意圖。圖7為扇形結構單元平行排列方式示意圖。圖8為扇形結構單元線性排列方式示意圖。·具體實施方式請參閱圖I、圖2和圖3所示，本技術之表面結構是由扇形結構單元排列而成，扇形結構單元符合下述公式h=asin ( Θ/2)/cot ( β/4)；其中Θ e (O. I。，3.5。)，β e (O。，180。)，ae (O, 10)mm，h 不大于0. 3mm ；其中，θ I是扇形結構單元放射肋的放射角；Θ 2是相鄰兩個扇形結構單元放射肋的間隔(Θ e Θ 2= θ ) ； ^是扇形結構單元放射肋的圓心角；h是扇形結構單元放射肋的高度；a是扇形結構單元所對應的外切正方形邊長。實施例I :本實施例是四個扇形結構單元構成一個分布單元，扇形結構單元以放射點為中心，向四周放射排列，如圖4所示，整個基體表面由有限個分布單元構成。實施例2:本實施例是四個扇形結構單元構成一個分布單元，扇形結構單元以放射點為起點，按順時針旋轉排列，如圖5所示,整個基體表面由有限個分布單元構成。實施例3 本實施例是四個扇形結構單元構成一個分布單元，其中兩個扇形結構單元為一組，且呈對角線同向排列，兩組呈交叉排列方式，如圖6所示，整個基體表面由有限個分布單元構成。實施例4 本實施例是四個扇形結構單元構成一個分布單元，其中兩個仿生扇形結構單元為一組，且以放射點為聚集點呈平行方式排列，兩組呈平行排列，如圖7所示，整個基體表面由有限個分布單元構成。實施例5:本實施例是扇形結構單元直接呈線性排列，如圖8所示，整個基體表面由有限個仿生扇形結構單元構成。權利要求1.一種提高涂層與基體界面結合強度的仿生基體表面結構，其特征在于其表面結構是由扇形結構單元排列而成，扇形結構單元符合下述公式h=asin(Θ/2)/cot(β /4)； 其中 Θ e (O. I。，3.5。)，β e (O。，180。)，ae (O, 10)mm，h 不大于 0.3mm; 其中，θ !是扇形結構單元放射肋的放射角；Θ 2是相鄰兩個扇形結構單元放射肋的間隔(Θ e Θ 2= θ ) ； ^是扇形結構單元放射肋的圓心角；h是扇形結構單元放射肋的高度；a是扇形結構單元所對應的外切正方形邊長。2.根據權利要求I所述的一種提高涂層與基體界面結合強度的仿生基體表面結構，其特征在于所述扇形結構單元是中心放射式排列或順時針旋轉排列或交叉排列或線性排列。專利摘要本技術公開了一種提高涂層與基體界面結合強度的仿生基體表面結構，其是由扇形結構單元排列而成，扇形結構單元符合h=asin(θ/2)/cot(β/4)；其中θ∈(0.1°, 3.5°)，β∈(0°, 180°)，a∈(0, 10)mm，h不大于0.3mm；其中，θ1是扇形結構單元放射肋的放射角；θ2是相鄰兩個扇形結構單元放射肋的間隔(θ1=θ2=θ)；β是扇形結構單元放射肋的圓心角；h是扇形結構單元放射肋的高度；a是扇形結構單元所對應的外切正方形邊長；所述扇形結構單元應用于基體表面的排列方式是扇形結構單元中心放射式排列，扇形結構單元順時針旋轉排列，扇形結構單元交叉排列，扇形結構單元平行排列及扇形結構單元線性排列。本技術擴大了涂層與基體表面的有效接觸面積，且有利于涂層與基體表面處于良好的機械結合狀態，進而提高了涂層與基體的界面結合強度。文檔編號B05D3/00GK202683433SQ20122038611公開日2013年1月23日 申請日期2012年8月5日 優先權日2012年8月5日專利技術者馬云海, 王智芹, 佟金, 閆志峰, 王寶剛, 羅杰, 陳東輝, 孫霽宇 申請人:吉林大學本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種提高涂層與基體界面結合強度的仿生基體表面結構，其特征在于：其表面結構是由扇形結構單元排列而成，扇形結構單元符合下述公式：h=asin(θ/2)/cot(β/4)；其中θ∈(0.1°,？3.5°)，β∈(0°,？180°)，a∈(0,？10)mm，h不大于0.3mm；其中，θ1是扇形結構單元放射肋的放射角；θ2是相鄰兩個扇形結構單元放射肋的間隔(θ1=θ2=θ)；β是扇形結構單元放射肋的圓心角；h是扇形結構單元放射肋的高度；a是扇形結構單元所對應的外切正方形邊長。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：馬云海，王智芹，佟金，閆志峰，王寶剛，羅杰，陳東輝，孫霽宇，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：實用新型
國別省市：
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