检索结果-内蒙古大学图书馆

发明与创新（高中生） 2023年第2期 55-55页

学科:机械仿生学仿生表面全称为仿生功能表面,是指模仿生物功能原理的表面。在自然界中,生物表面因具有特殊微结构而拥有抗冰、抗腐蚀、抗生物附着、超强黏附力、减阻、自清洁、减摩耐磨、抗冲蚀等优异功能,人类通过制造与生物相似的微... 详细信息

学科:机械仿生学仿生表面全称为仿生功能表面,是指模仿生物功能原理的表面。在自然界中,生物表面因具有特殊微结构而拥有抗冰、抗腐蚀、抗生物附着、超强黏附力、减阻、自清洁、减摩耐磨、抗冲蚀等优异功能,人类通过制造与生物相似的微结构,进而拥有类生物功能的仿生表面。

关键词：生物附着功能原理仿生功能表面黏附力模仿生物仿生表面仿生学自清洁

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仿生表面沸腾传热性能LBM数值模拟研究

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工程热物理学报 2024年第2期45卷 453-459页

作者：张博瑞胡彦伟何玉荣哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001 黑龙江省新型储能材料与储能过程研究重点实验室哈尔滨150001

沸腾传热是高效的传热方式之一,在能源、化工、电子元器件热管理等众多领域有着广泛的应用。本文应用格子玻尔兹曼方法研究仿生表面上的沸腾传热过程,探究不同表面温度和润湿性对池沸腾过程的影响。结果表明,亲水性表面上的汽泡更容易... 详细信息

沸腾传热是高效的传热方式之一,在能源、化工、电子元器件热管理等众多领域有着广泛的应用。本文应用格子玻尔兹曼方法研究仿生表面上的沸腾传热过程,探究不同表面温度和润湿性对池沸腾过程的影响。结果表明,亲水性表面上的汽泡更容易脱离表面,但是疏水性表面沸腾起始点较早。通过将亲水和疏水性相结合形成仿生混合润湿性表面可有效提升换热性能,同时调控疏水区域间的间距可以实现高效的换热性能以及汽泡的定向生长。

关键词：仿生表面润湿特性沸腾传热格子玻尔兹曼方法

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仿生表面的离心风机叶轮抗冲蚀性能研究

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表面技术 2021年第8期50卷 84-94页

作者：秦晓静江佳廉张俊秋吉林大学长春130022 东风日产乘用车公司武汉430000

目的针对传统方法对提高离心风机叶轮抗冲蚀性能效果不显著的问题,从仿生学角度出发,对基于沙漠红柳优异抗冲蚀机理的仿生离心风机叶轮抗冲蚀性能进行了研究。方法对沙漠红柳、垂柳树皮进行顺纹拉伸和冲蚀试验,定性定量分析沙漠红柳抗... 详细信息

目的针对传统方法对提高离心风机叶轮抗冲蚀性能效果不显著的问题,从仿生学角度出发,对基于沙漠红柳优异抗冲蚀机理的仿生离心风机叶轮抗冲蚀性能进行了研究。方法对沙漠红柳、垂柳树皮进行顺纹拉伸和冲蚀试验,定性定量分析沙漠红柳抗冲蚀磨损性能。基于对沙漠红柳树干、树枝体表形态表征测试,建立仿生表面模型,并利用Fluent对其进行数值模拟,比较分析不同仿生表面模型的冲蚀磨损性能及机理。参照ASTM-G76-83标准,设计制造离心风机冲蚀磨损试验装置。并基于有限元仿真结果和风机叶轮冲蚀性能的可视化研究,优化并制造离心风机仿生叶轮,对其进行冲蚀试验,评价分析各试验因素对叶轮冲蚀性能的影响。结果沙漠红柳树皮弹性模量(509.17 MPa)大于垂柳树皮弹性模量(313.19 MPa),沙漠红柳冲蚀磨损量最大值(21.6 mg)小于垂柳冲蚀磨损量的最小值(24.1 mg),表明沙漠红柳具有较优的抗冲蚀性能。进一步观测沙漠红柳树皮形貌,发现其体表分布有大量的凹槽和凸包等特殊形态,通过模拟发现,这些特殊形态相较于光滑表面,可有效降低粒子对表面的冲蚀磨损量。基于对样件的冲蚀试验发现,影响叶轮冲蚀性能的主次因素依次为:单元形态、间距、特征尺寸。最优样件组合为:V形槽、间距2 mm、特征尺寸4 mm。结论沙漠红柳树皮具有优异的抗冲蚀性能,这与其体表特殊形态紧密相关。基于沙漠红柳体表特殊形态设计的仿生离心风机叶轮较光滑叶轮,具有优异的抗冲蚀性能,经测试发现,最优组合样件的抗冲蚀性能较传统的光滑件提高了28.97%。

关键词：仿生表面沙漠红柳离心风机叶轮抗冲蚀性能体表形态数值模拟试验优化设计

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仿生表面结构设计对液滴冷凝及收集行为的影响

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表面技术 2023年第8期52卷 355-362,379页

作者：周鹏胡建华李蓓武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070 华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430070

目的提高仿生表面液滴冷凝及收集效率。方法借鉴典型生物微纳结构及表面特性,采用分子动力学方法,建立水汽冷凝演化模型,分析纳米阵列形貌、亲疏水比及楔形顶角对液滴冷凝及收集行为的影响。结果液滴在方形阵列结构中易钉扎,不利于去除... 详细信息

目的提高仿生表面液滴冷凝及收集效率。方法借鉴典型生物微纳结构及表面特性,采用分子动力学方法,建立水汽冷凝演化模型,分析纳米阵列形貌、亲疏水比及楔形顶角对液滴冷凝及收集行为的影响。结果液滴在方形阵列结构中易钉扎,不利于去除;在矩形阵列结构中具有较好的流动性,且相对方形阵列表面凝结量提升了30.8%。随着亲疏水比θ的增加,沉积在阵列间隙的水分子数增多,钉扎效应加剧,更易形成膜状冷凝;相反地,θ越小,液滴倾向形成滴状冷凝并呈现Cassie态。调整楔形阵列的顶角α可以有效实现液滴的定向运动。当α为3°或6°时,楔形结构能够产生足够的Laplace压力差,驱使液滴定向运动;当α为9°或12°时,能够引导液滴在楔形结构尾端聚集,并融合成更大尺寸的液滴,凝结量相对α为0°分别提升了210.7%和193.0%,收集效率显著提高。相比于单一的仿生表面,结合沙漠甲虫和仙人掌的耦合集水策略设计出的双重仿生结构在凝结量及最大液滴尺寸上均有明显提升,有效提高了液滴的冷凝及收集效率。结论通过调节纳米阵列形貌和楔形顶角,并合理设置亲疏水比,可有效提高液滴冷凝及收集效率。研究结果为强化冷凝功能的仿生表面设计提供了一定的理论指导。

关键词：仿生表面纳米阵列亲疏水比楔形顶角冷凝定向运动分子动力学模拟

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两性离子自组装仿生表面的制备、表征及抗黏附性能

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高等学校化学学报 2014年第7期35卷 1484-1491页

作者：吴雅露李光吉刘云鸿陈达杨华南理工大学材料科学与工程学院广州510640

设计与合成了磺酸甜菜碱型的两性离子化合物:N,N-二甲基氨甲酸乙酯基丙基三乙氧基硅烷磺酸内盐(SiNNS),利用红外光谱(FTIR)和氢核磁共振波谱(1H NMR)对其分子组成与结构进行了表征.通过自组装技术将SiNNS分子构筑在玻璃基材表面,形成了... 详细信息

设计与合成了磺酸甜菜碱型的两性离子化合物:N,N-二甲基氨甲酸乙酯基丙基三乙氧基硅烷磺酸内盐(SiNNS),利用红外光谱(FTIR)和氢核磁共振波谱(1H NMR)对其分子组成与结构进行了表征.通过自组装技术将SiNNS分子构筑在玻璃基材表面,形成了模拟细胞外层膜的仿生表面.利用原子力显微镜(AFM)、X光电子能谱(XPS)和接触角测量仪对表面的形貌特征、化学组成和润湿性进行了表征.以空白玻璃为对照样品,研究了这一表面的防雾性能和抗细菌黏附性能.结果表明,所制备的两性离子自组装仿生表面具有超亲水性和水下超疏油特性,其水滴接触角为9.2°,水下油滴接触角接近180°;与对照样品相比,两性离子自组装表面具有优异的防雾性与抗细菌黏附性.

关键词：甜菜碱型两性离子自组装仿生表面超亲水抗细菌黏附性

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超疏水仿生表面制造及其应用

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稀有金属材料与工程 2018年第6期47卷 1866-1871页

作者：马国佳刘星张伟孙刚北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室北京100024

采用等离子体反应气相沉积和飞秒激光技术分别对低表面能薄膜和方柱形微结构在钛合金上进行了制备。利用扫描电镜(SEM)对样品的表面形貌进行了表征。使用滴定角法对样品的疏水性能进行了评估。同时也对薄膜材料的力学性能进行了检测,获... 详细信息

采用等离子体反应气相沉积和飞秒激光技术分别对低表面能薄膜和方柱形微结构在钛合金上进行了制备。利用扫描电镜(SEM)对样品的表面形貌进行了表征。使用滴定角法对样品的疏水性能进行了评估。同时也对薄膜材料的力学性能进行了检测,获得了最佳工艺,并将上述2种技术复合,在钛合金上制备了仿生超疏水表面。结果表明:采用低表面能薄膜与微结构复合的方法,可以获得超疏水性能优异的钛合金表面,带有Cu薄膜的方柱形微结构水接触角可以达到156°,滚动角可达到8°。

关键词：超疏水仿生表面飞秒激光低表面能薄膜

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镍铝青铜合金仿生表面的砂带磨削及其降噪特性

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中国机械工程 2020年第20期31卷 2497-2504,2511页

作者：黄云甲花索朗肖贵坚重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

针对镍铝青铜合金材料难以加工出仿生沟槽表面从而提高其降噪性能的问题,利用金字塔砂带和空心球砂带在镍铝青铜合金材料表面上磨削出仿生沟槽,并搭建配套试验平台来对镍铝青铜合金材料表面进行仿生沟槽结构的磨削加工。提取了磨削表面... 详细信息

针对镍铝青铜合金材料难以加工出仿生沟槽表面从而提高其降噪性能的问题,利用金字塔砂带和空心球砂带在镍铝青铜合金材料表面上磨削出仿生沟槽,并搭建配套试验平台来对镍铝青铜合金材料表面进行仿生沟槽结构的磨削加工。提取了磨削表面的特征,据此进行流体噪声计算,对比分析了金字塔砂带磨削出的仿生表面和空心球砂带磨削出的仿生沟槽表面的噪声性能,结果显示:金字塔砂带磨削出的规则仿生沟槽表面声学能量等级的平均值为18.07 dB,空心球砂带磨削出的不规则仿生沟槽表面声学能量等级的平均值为37.6 dB。试验中,两种砂带磨削加工后的镍铝青铜合金表面均具有仿生沟槽结构,且金字塔砂带磨削出的规则仿生沟槽表面具有更好的水下降噪性能。

关键词：镍铝青铜合金砂带磨削仿生表面降噪

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基于3D打印的大尺寸猪笼草口缘区仿生表面设计

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机械工程学报 2021年第13期57卷 225-231页

作者：姜晨朱达魏久翔孔令豹上海理工大学机械工程学院上海200093 复旦大学信息科学与工程学院上海200433

为了解决现有猪笼草口缘区仿生表面由于结构尺寸小而难以实现大批量制备的问题,设计并采用3D打印制备具有单向铺展性的大尺寸结构猪笼草口缘区仿生表面。根据毛细作用理论分析面向大尺寸结构的猪笼草口缘区结构参数铺展作用机理,基于3D... 详细信息

为了解决现有猪笼草口缘区仿生表面由于结构尺寸小而难以实现大批量制备的问题,设计并采用3D打印制备具有单向铺展性的大尺寸结构猪笼草口缘区仿生表面。根据毛细作用理论分析面向大尺寸结构的猪笼草口缘区结构参数铺展作用机理,基于3D打印精度分析和微流道流体仿真,计算获得具有单向铺展性的百微米级以上结构参数范围;采用光固化成型方法制备具有大尺寸微结构的仿生表面,通过液体铺展试验测试仿生表面的液体单向铺展性能,获得性能良好的百微米级结构猪笼草口缘区仿生表面。结果表明:空腔楔角30°,椭圆半长轴570μm,微流道宽度360μm、盾形微结构体长360μm、盾形微结构拉伸长度200μm的仿生表面具有优异的液体单向铺展特性,采用常规3D打印技术即可实现其快速制备。

关键词：仿生表面液体单向铺展猪笼草口缘区结构参数 3D打印

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PDMS仿生表面及其在防护领域的应用进展

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精细化工 2024年第3期41卷 558-571页

作者：张徐靖韩惠聪匡卫田荟琳王鑫齐鲁工业大学(山东省科学院)轻工学部、生物基材料与绿色造纸国家重点实验室山东济南250353

近年来,生物启发的仿生功能表面设计与制备已经成为一个重要且引人注目的研究领域,在日常生活、工业及农业等领域具有广泛的应用。聚二甲基硅氧烷(PDMS)由于其高柔顺性、低表面能和化学稳定性,在仿生表面功能改性方面得到了广泛认可。... 详细信息

近年来,生物启发的仿生功能表面设计与制备已经成为一个重要且引人注目的研究领域,在日常生活、工业及农业等领域具有广泛的应用。聚二甲基硅氧烷(PDMS)由于其高柔顺性、低表面能和化学稳定性,在仿生表面功能改性方面得到了广泛认可。该文综述了PDMS微纳粗糙型仿生表面和光滑型仿生表面的制备与性能调控方法及其在防腐、防冰、防生物污染和光学设备领域的防护应用进展。对比了不同类型的PDMS仿生表面制备方法的优缺点。阐述了表面性能的调控策略,并对其存在问题和发展趋势进行了总结和展望。

关键词：聚二甲基硅氧烷仿生表面防腐防冰防生物污染

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结构化仿生表面的制备及其应用

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功能材料 2015年第8期46卷 8001-8008页

作者：钱嘉斌刘德荣沈彬吴忠胡文彬刘磊上海交通大学材料科学与工程学院金属基复合材料国家重点实验室上海200240

结构化仿生表面作为复合材料领域重要的、前瞻性的课题,是近30年发展起来的新型多学科交叉领域,其在工业、生物工程、现代医学、军事、能源等领域以及日常生活方面都有着广泛的应用。讨论了结构化仿生表面在减粘降阻和超疏水领域的应用... 详细信息

结构化仿生表面作为复合材料领域重要的、前瞻性的课题,是近30年发展起来的新型多学科交叉领域,其在工业、生物工程、现代医学、军事、能源等领域以及日常生活方面都有着广泛的应用。讨论了结构化仿生表面在减粘降阻和超疏水领域的应用,综述了近年来国内外结构化仿生表面的一些主要制备方法及其优缺点,并对今后的发展进行了展望。

关键词：仿生表面结构化减粘降阻超疏水

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