一种多层级复合超疏水微结构水下减阻表面的制作方法

本技术涉及水下超疏水微结构减阻，尤其涉及一种多层级复合超疏水微结构水下减阻表面 。

背景技术：

1、水下航行体是实施海洋勘探、运输、侦察及作战等活动的重要载体，在海洋资源开发及国防军事领域具有重要作用。对于常规的水上船只，其受到的擦阻力约占其总阻力的50%，而对于水下航行体其比例可达到70%左右，且随航速的增加而上升。近年来，超疏水微结构减阻技术由于能源消耗小、水动力噪音低、减阻效果好等优点，在水下自主航行器、潜艇和鱼雷的减阻降噪领域受到了广泛关注。但超疏水微结构表面的滑移边界层在复杂水下环境中的压力脉动、流动剪切以及气体扩散等因素影响下以发生失稳，导致减阻效果削弱乃至阻力增加。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是：为了克服上述技术中的技术问题，本实用新型提供了一种多层级复合超疏水微结构水下减阻表面，包括

2、基底结构、一级微球结构、二级微柱结构和三级沟槽结构，所述一级微球结构固定设置在所述二级微柱结构上，所述二级微柱结构的底部固定设置在所述基底结构上，所述三级沟槽结构均匀设置在所述基底结构的底部，且所述三级沟槽结构沿同一方向分布，所述三级沟槽结构上开设有若干倒梯形沟槽，相邻两个所述三级沟槽结构形成楔形沟槽，其中，

3、所述一级微球结构在水下形成气-液界面以隔绝液体环境与气层。

4、进一步地，所述一级微球结构、二级微柱结构、三级沟槽结构、楔形沟槽和倒梯形沟槽均通过浇筑模压加工制造，以提高加工效率。

5、进一步地，所述基底结构为刚性材质，且每间隔10mm设置有微壁，所述微壁的顶部与所述一级微球结构的顶部高度相同，以增加表面光滑度。

6、进一步地，相邻两个所述二级微柱结构之间的间距为所述一级微球结构的直径的两倍，且在0.4mm以上，其中，

7、所述二级微柱结构的高度大于相邻两个所述二级微柱结构之间的距离，以储存更多气核。

8、进一步地，所述倒梯形沟槽的底部夹角小于40°，以使本征疏水角大于110°时促进气层扩散。

9、进一步地，所述气-液界面在一级微球结构的上表面移动，且产生流动滑移，以降低摩擦阻力。

10、进一步地，所述基底结构、一级微球结构、二级微柱结构、三级沟槽结构、楔形沟槽和倒梯形沟槽均通过氟硅烷溶液或其它疏水试剂进行浸泡或喷涂处理。

11、进一步地，所述楔形沟槽和倒梯形沟槽在所述气-液界面从所述一级微球结构表面塌陷后也能驻存种子气核。

12、本实用新型的有益效果是：

13、1、本实用新型通过设置一级微球结构增加了超疏水微结构气-液界面对复杂水下环境中压力脉动的抵抗能力；通过设置二级微柱结构提高了储存的气层体积，增加了超疏水微结构气-液界面对气体扩散的抵抗能力；通过设置三级沟槽结构在极端环境下也能驻留种子气核，为浸润状态恢复降低了难度。

14、2、本实用新型在基底结构每间隔10mm左右设置的微壁能有效降低流动剪切导致的超疏水微结构表面气层失稳变形，减小了表面粗糙度的同时提高了有效滑移长度，使减阻效果更为优异。

15、3、本实用新型材质均匀，一体化成型，加工简单，不仅可以应用于水下航行体、水上船只及管道内壁等水下浸没环境中有效降低摩擦阻力，且在微流控、防冰、防污等领域也有极高的应用前景。

技术特征：

1.一种多层级复合超疏水微结构水下减阻表面，其特征在于：包括

2.如权利要求1所述的一种多层级复合超疏水微结构水下减阻表面，其特征在于：

3.如权利要求1所述的一种多层级复合超疏水微结构水下减阻表面，其特征在于：

4.如权利要求1所述的一种多层级复合超疏水微结构水下减阻表面，其特征在于：

5.如权利要求1所述的一种多层级复合超疏水微结构水下减阻表面，其特征在于：

6.如权利要求1所述的一种多层级复合超疏水微结构水下减阻表面，其特征在于：

技术总结
本技术涉及水下超疏水微结构减阻技术领域，尤其涉及一种多层级复合超疏水微结构水下减阻表面，包括基底结构、一级微球结构、二级微柱结构和三级沟槽结构，所述一级微球结构固定设置在所述二级微柱结构上，所述二级微柱结构的底部固定设置在所述基底结构上，所述三级沟槽结构均匀设置在所述基底结构的底部，且所述三级沟槽结构沿同一方向分布，所述三级沟槽结构上开设有若干倒梯形沟槽，相邻两个所述三级沟槽结构形成楔形沟槽，所述一级微球结构在水下形成气‑液界面以隔绝液体环境与气层。本技术不仅可以应用于水下航行体、水上船只及管道内壁等水下浸没环境中有效降低摩擦阻力，且在微流控、防冰、防污等领域也有极高的应用前景。

技术研发人员：熊骋望,董茜茜,宋浩文
受保护的技术使用者：苏州麒润海工智能科技有限公司
技术研发日：20230412
技术公布日：2024/1/15