专利名称：一种鲨鱼皮表面微沟槽结构的复制方法
技术领域：
本发明属于生物约束成型技术领域，特别涉及到一种鲨鱼皮表面微沟槽结构的复 制方法。
背景技术：
随着世界范围内能源危机蔓延，船舶和飞机减阻技术成为节约能源的有效手段。 目前，众多的减阻方法在实际应用过程中都存在一定的局限。沟槽减阻较其它减阻方式更 为实用，因此成为了国内外减阻技术研究的重点和突破口。海洋中的鲨鱼经过长期进化，其 表面盾甲鳞沟槽结构具有很大的减阻潜力。经过研究发现，其表面布满了三维互锁的微小 沟槽结构(如图1所示)。这种结构改变了鱼体表面流场分布，减小表皮与水的摩擦阻力， 从而起到减阻作用，称之为“沟槽减阻效应”，这使它们成为海洋中游速最快的生物之一。如 果将这种结构应用在飞行器、舰船、输油管道等工程领域，可以起到减阻节能的作用。近年来，国内外在鲨鱼皮复制方面取得了一些研究成果，但是仍然存在复制精度 差、减阻率低的问题尚未解决。国外，主要是先将鲨鱼皮微沟槽形状简化成三角形或矩形， 然后进行热压成型。该方法成型简单，但减阻率较低，与真鲨鱼皮减阻效果存在一定差距。 目前国内，主要有鱼皮直接热压成型法和电铸模具成型法两种方法，存在的问题是脱模困 难、盾甲鳞复制精度低。所以，如果能够将鲨鱼皮盾甲鳞沟槽结构完整清晰复制，将直接解 决鲨鱼皮复制的瓶颈难题，对推动其在飞行器、舰船、输油管道等工程领域的广泛应用都具 有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种鲨鱼皮表面微沟槽结构的复制方法，用于制备表面具 有盾甲鳞微沟槽结构的鲨鱼皮薄膜。本发明的技术方案是一种鲨鱼皮表面微沟槽结构的复制方法，能够将鲨鱼盾甲鳞 微沟槽结构表面完美清晰复制，所述方法包括以下步骤鲨鱼皮预处理；喷脱模剂；不饱和 树脂浇注；抽真空；不饱和树脂脱模；喷脱模剂；液态硅橡胶浇注；抽真空；硅橡胶脱模。具 体步骤如下(1)鲨鱼皮预处理将鲨鱼皮背面的肌肉、筋等皮下组织剔除；将鲨鱼皮放入5% 福尔马林溶液中浸泡，防止鱼皮腐烂损坏表面鳞盾结构；使用乙醇梯度溶液进行2次脱水， 每次脱水20 30分钟；烘干获得鲨鱼皮复制样本；(2)浇注不饱和树脂将鲨鱼皮复制样本固定在容器底部，向鲨鱼皮复制样本表 面喷涂适量干性脱模剂；然后将不饱和树脂191、促进剂、固化剂按质量比100 2.3 2.3 的比例均勻混合后，浇注到容器中；(3)抽真空将容器放入真空干燥器中抽真空，当罐内压力下降至10 20kPa时 停止抽真空，保持压力10 20分钟；(4)不饱和树脂脱模将不饱和树脂和步骤(3)得到的鱼皮样本脱离，得到具有盾
3甲鳞微结构表面的不饱和树脂鲨鱼皮模具；(5)浇注液态硅橡胶将不饱和树脂鲨鱼皮模具固定在容器中；向不饱和树脂模 具表面喷涂适量干性脱模剂；将液态硅橡胶与固化剂按质量比100 2. 4的比例均勻混合 后，浇注到模具中；(6)抽真空将容器放入真空干燥器中抽真空，当罐内压力达到10 20kPa时停 止抽真空，保持压力15 20分钟；(7)硅橡胶脱模将凝固的硅橡胶从模具中脱模，得到具有鲨鱼盾甲鳞微沟槽结 构表面的硅橡胶仿制鲨鱼皮。本发明的效果和益处是由于本发明首先采用真空浇注不饱和树脂的方式成型鲨 鱼皮模具，然后采用真空浇注硅橡胶的方式复制鲨鱼皮，该方法能够及时排出鲨鱼皮盾甲 鳞沟槽内的空气，有利于熔体在微小缝隙内的流动，因而更加有利于三维互锁沟槽结构的 成型。该方法能够完整清晰复制鲨鱼盾甲鳞微沟槽结构表面，解决目前鲨鱼皮复制精度低、 脱膜困难的问题，制备出具有最佳减阻效果的鲨鱼皮薄膜。
图1是显微镜下的鲨鱼皮结构图。图2是鲨鱼皮复制工艺流程图。图3是显微镜下的不饱和树脂模具鲨鱼皮结构图。图4是显微镜下复制鲨鱼皮结构图。
具体实施例方式以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的最佳实施例。本发明涉及一种鲨鱼皮表面微沟槽结构的复制方法，该方法的实施步骤依次是。实施例1 步骤1鲨鱼皮预处理将鱼皮背面的肌肉、筋等皮下组织剔除；使用乙醇梯度溶液进行2次脱水，每次脱 水20 30分钟；用两块玻璃板将鱼皮夹住放入烘干箱中，在45°C条件下烘干30 40分 钟，得到鲨鱼皮复制样本；步骤2不饱和树脂浇注将鲨鱼皮样本固定在容器底部，样本表面喷涂适量干性脱模剂；将不饱和树脂 191、促进剂、固化剂按质量比100 2.3 2. 3的比例均勻混合后，浇注到容器中；步骤3抽真空将容器放入真空干燥器中抽真空，当压力达到10_20Pa时停止抽真空，保持压力 10-20分钟；步骤4不饱和树脂脱模将不饱和树脂和鱼皮样本脱离，得到具有盾甲鳞微结构表面的不饱和树脂鲨鱼皮 模具；步骤5液态硅橡胶浇注将不饱和树脂鲨鱼皮模具固定在容器中；向不饱和树脂模具表面喷涂适量干性脱模剂；将液态硅橡胶与固化剂按质量比100 2. 4的比例均勻混合后，浇注到模具中；步骤6抽真空将容器放入真空干燥器中抽真空，当压力达到10_20kPa时停止抽真空，保持压力 15-20分钟；步骤7硅橡胶脱模将凝固的硅橡胶从模具中脱模，得到具有鲨鱼盾甲鳞微沟槽结构表面的硅橡胶仿 制鲨鱼皮。
权利要求
一种鲨鱼皮表面微沟槽结构的复制方法，其特征在于如下步骤(1)鲨鱼皮预处理将鱼皮背面的皮下组织剔除；使用乙醇梯度溶液进行2次脱水，每次脱水20～30分钟；烘干得到鲨鱼皮复制样本；(2)不饱和树脂浇注将鲨鱼皮复制样本固定在容器底部，鲨鱼皮复制样本表面喷涂干性脱模剂；将不饱和树脂191、促进剂、固化剂按质量比100∶2.3∶2.3的比例均匀混合后，浇注到容器中；(3)第一次抽真空将容器放入真空干燥器中抽真空，当压力达到10～20kPa时停止抽真空，保持压力10～20分钟；(4)不饱和树脂脱模将不饱和树脂和步骤(3)得到的鱼皮样本脱离，得到具有盾甲鳞微结构表面的不饱和树脂鲨鱼皮模具；(5)液态硅橡胶浇注将不饱和树脂鲨鱼皮模具固定在容器中，向不饱和树脂模具表面喷涂干性脱模剂；将液态硅橡胶与固化剂按质量比100∶2.4的比例均匀混合后，浇注到鲨鱼皮模具中；(6)第二次抽真空将容器放入真空干燥器中抽真空，当压力达到10～20kPa时停止抽真空，保持压力15～20分钟；(7)硅橡胶脱模将凝固的硅橡胶从模具中脱模，得到具有鲨鱼盾甲鳞微沟槽结构表面的硅橡胶仿制鲨鱼皮。
全文摘要
本发明公开了一种鲨鱼皮表面微沟槽结构的复制方法，属于生物约束成型技术领域。其特征是实施步骤依次是鲨鱼皮预处理；喷脱模剂；不饱和树脂浇注；抽真空；不饱和树脂脱模；喷脱模剂；液态硅橡胶浇注；抽真空；硅橡胶脱模。由以上步骤获得的硅橡胶仿制鲨鱼皮薄膜，能够将鲨鱼盾甲鳞微沟槽结构表面完美清晰复制，可以广泛应用在飞行器、舰船、输油管道等工程减阻领域。
文档编号B29C43/56GK101966753SQ20101028400
公开日2011年2月9日 申请日期2010年9月16日 优先权日2010年9月16日
发明者孙鹏翔, 王敏杰, 赵丹阳 申请人:大连理工大学