一種仿生減阻降噪薄膜的制備方法技術

本發明專利技術涉及一種仿生減阻降噪薄膜的制備方法，屬于材料工程技術領域。首先在覆膜機的主動輪的表面加工出三角形溝槽，然后在覆膜機的被動輪上鋪設聚氯乙烯薄膜基材；使覆膜機的主動輪升溫至，再使主動輪與被動輪相互對壓，最后對主動輪卸載，冷卻后得到仿生減阻降噪薄膜。本發明專利技術提出仿生減阻降噪薄膜的制備方法，制備工藝簡單可控，易于制備減阻降噪良好的薄膜材料，而且薄膜材料表面的結構精度可以根據工程需要精確控制。本發明專利技術制備方法所用的設備簡單，因此大大降低了薄膜材料的制備成本和設備維護成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，屬于材料工程

技術介紹
摩擦阻力是阻礙飛行器提高航程和巡航速度，造成噪聲和壁面熱損傷的主要原因之一，來源于固/氣界面間強烈的剪切作用。對于各類型高速飛行器而言，摩擦阻力是飛行器氣動力的主要組成，也是導致能量消耗的主要原 因；若能顯著降低摩擦阻力的大小，對節約能源和改善飛行器綜合性能指標具有重要意義。固/氣界面是飛行器壁面和空氣分界處極薄的一個區域，其特點是沿壁面法向速度梯度非常大，由此產生強烈的剪切作用，是摩擦阻力產生的主要原因。通過壁面結構，改變固/氣界面流動特性，減弱剪切作用，可實現摩擦阻力、噪聲的降低以及減弱壁面熱損傷程度。對飛行器壁面進行直接加工、涂層和薄膜是常采用的改變飛行器壁面結構的方式，其中受飛行器形狀所限直接機械加工具有效率低下、工程適用性差的缺陷；通過涂層則控制精度較低。因此，專利技術出高精度、形貌可控、高效及工程適用性良好的薄膜可有效的克服上述缺陷，具有較佳的減阻降噪作用。然而，目前可知的溝槽薄膜往往具有生產效率低下、減阻降噪效果不顯著的缺點；隨著飛行器不斷向高速、大距離方向發展，對溝槽薄膜提出了更高的要求。鳥類羽毛在長期進化過程中，形成了具有顯著特異的表面結構；其中，羽毛由羽軸和羽片組成；組成羽片的羽小枝互相鉤連，形成均勻且平行分布的溝槽結構。在進化過程中，羽毛表面溝槽結構是朝著減小鳥類飛行阻力的方向發展；不同鳥類的飛行速度不同，由此形成的溝槽形態亦隨之有一定的變化。羽毛表面的這種溝槽結構，為減阻降噪薄膜提供了設計依據，具有重大的意義。對于溝槽薄膜的制備，目前普遍存在減阻降噪效果不明顯的問題，這與薄膜表面溝槽形狀和大小尺度關系密切?，F有溝槽薄膜大多是在較低速度下，有一定的減阻降噪效果；對于亞音速和超音速環境下，尚未發現顯著降低阻力和噪聲的技術和專利技術。
技術實現思路
本專利技術的目的是提出，以提高減阻降噪材料的性能，而且便于制備，有利于工程上的廣泛應用。本專利技術提出的仿生減阻降噪薄膜的制備方法，包括以下步驟(I)在覆膜機的主動輪的表面加工出三角形溝槽，三角形溝槽的頂角α為30 90°，三角形的高度H為20微米 120微米，相鄰兩個溝槽之間的距離L為70微米 420微米；(2)在覆膜機的被動輪上鋪設聚氯乙烯薄膜基材；(3)使覆膜機的主動輪升溫至70°C 100°C，使主動輪與被動輪相互對壓，主動輪的轉速為2轉/分鐘 4轉/分鐘，對被動輪施加的壓力為800Pa 1500Pa ；(4)對主動輪卸載，冷卻后得到仿生減阻降噪薄膜。本專利技術制備的仿生減阻降噪薄膜表面的三角形溝槽的頂角β為60 120°，三角形的高度D為10微米 60微米，相鄰兩個溝槽之間的距離S為70微米 420微米。本專利技術提出仿生減阻降噪薄膜的制備方法，制備工藝簡單可控，易于制備減阻降噪良好的薄膜材料，而且薄膜材料表面的結構精度可以根據工程需要精確控制。本專利技術制備方法所用的設備簡單，因此大大降低了薄膜材料的制備成本和設備維護成本。附圖說明圖I是本專利技術制備方法中所用的主動輪表面的溝槽示意圖。圖2是本專利技術方法制備的仿生減阻降噪薄膜表面的三角形溝槽示意圖。具體實施例方式本專利技術提出的仿生減阻降噪薄膜的制備方法，包括以下步驟 (I)在覆膜機的主動輪的表面加工出三角形溝槽，如圖I所示，三角形溝槽的頂角α為30 90°，三角形的高度H為20微米 120微米，相鄰兩個溝槽之間的距離L為70微米 420微米；(2)在覆膜機的被動輪上鋪設聚氯乙烯薄膜基材；(3)使覆膜機的主動輪升溫至70°C 100°C，使主動輪與被動輪相互對壓，主動輪的轉速為2轉/分鐘 4轉/分鐘，對被動輪施加的壓力為800Pa 1500Pa ；(4)對主動輪卸載，冷卻后得到仿生減阻降噪薄膜，其結構如圖2所示。本專利技術制備的仿生減阻降噪薄膜表面的三角形溝槽的頂角β為60 120°，三角形的高度D為10微米 60微米，相鄰兩個溝槽之間的距離S為70微米 420微米。本專利技術提出的仿生減阻降噪薄膜的制備方法，在覆膜機的被動輪上形成的仿生減阻降噪薄膜，在壓制過程中發生彈性變形，在壓制結束溫度下降的過程中，彈性變形恢復，因此最后得到的仿生減阻降噪薄膜，其表面的溝槽參數與主動輪表面的溝槽結構不相同，主要是溝槽的深度，會縮小一半，由此使三角形溝槽的頂角和深度發生變化。因此在制備過程中，必須根據最終要求的仿生減阻降噪薄膜的尺寸，設計主動輪是三角形溝槽的尺寸。以下介紹本專利技術方法的實施例實施例一(I)在覆膜機的被動輪的表面加工出三角形溝槽，三角形溝槽的頂角α為30°，三角形的高度H為20微米，相鄰兩個溝槽之間的距離L為70微米；(2)在覆膜機的被動輪上鋪設聚氯乙烯薄膜基材；(3)使主動輪升溫至100°C，使主動輪與被動輪相互對壓，并對被動輪施加800Pa，使主動輪的轉速為4rmp ；(4)對主動輪卸載,冷卻后得到三角形構型參量為β =60° , D=IO微米、S=70微米仿生減阻降噪薄膜。實施例二(I)在覆膜機的被動輪的表面加工出三角形溝槽，三角形溝槽的頂角α為60°，三角形的高度H為70微米，相鄰兩個溝槽之間的距離L為240微米；(2)在覆膜機的被動輪上鋪設聚氯乙烯薄膜基材；(3)使主動輪升溫至80°C，使主動輪與被動輪相互對壓，并對被動輪施加1200Pa，使主動輪的轉速為4rmp ；(4)對主動輪卸載，冷卻后得到三角形構型參量為β =100°、D=35微米、S=240微米的仿生減阻降噪薄膜。實施例三(I)在覆膜機的被動輪的表面加工出三角形溝槽，三角形溝槽的頂角α為90°，三角形的高度H為120微米，相鄰兩個溝槽之間的距離L為420微米；(2)在覆膜機的被動輪上鋪設聚氯乙烯薄膜基材；(3)使主動輪升溫至100°C，使主動輪與被動輪相互對壓，并對被動輪施加1500Pa，使主動輪的轉速為2rmp ； (4)對主動輪卸載，冷卻后得到三角形溝槽參量為β =120°、D=60微米、S=420微米仿生減阻降噪薄膜。綜上所述，由于采用上述的設計理論和制備工藝，本專利技術提出了一種仿生減阻降噪薄膜，以簡單、低廉的制備滿足了各種飛行器降低壁面阻力和噪聲的需求，對節約飛行器能耗和提高飛行器航程、航速具有顯著地效果。通過說明和附圖，給出了仿生減阻降噪薄膜的設計理論和制備工藝，基于本專利技術的精神，還可做其他的轉換。盡管本專利技術提出了現有較佳的實施例；然而，這些內容并不作為局限。對于本領域的技術研究人員來說，本專利技術可以有各種更改和變化。凡在本專利技術的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本專利技術的保護范圍之內。權利要求1.，其特征在于該方法包括以下步驟 (1)在覆膜機的主動輪的表面加工出三角形溝槽，三角形溝槽的頂角α為30 90°，三角形的高度H為20微米 120微米，相鄰兩個溝槽之間的距離L為70微米 420微米； (2)在覆膜機的被動輪上鋪設聚氯乙烯薄膜基材； (3)使覆膜機的主動輪升溫至70°C 100°C，使主動輪與被動輪相互對壓，主動輪的轉速為2轉/分鐘 4轉/分鐘，對被動輪施加的壓力為800Pa 1500Pa ； (4)對主動輪卸載，冷卻后得到仿生減阻降噪薄膜。2.如權利要求I所述的制備方法，其特征在于所述的仿生減阻降噪薄膜表面的三角形溝槽的頂角β為60 120°，三角本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種仿生減阻降噪薄膜的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟：(1)在覆膜機的主動輪的表面加工出三角形溝槽，三角形溝槽的頂角α為30～90°，三角形的高度H為20微米～120微米，相鄰兩個溝槽之間的距離L為70微米～420微米；(2)在覆膜機的被動輪上鋪設聚氯乙烯薄膜基材；(3)使覆膜機的主動輪升溫至70℃～100℃，使主動輪與被動輪相互對壓，主動輪的轉速為2轉/分鐘～4轉/分鐘，對被動輪施加的壓力為800Pa～1500Pa；(4)對主動輪卸載，冷卻后得到仿生減阻降噪薄膜。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：封貝貝，楊星團，姜勝耀，陳大融，汪家道，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：