鯊魚皮減阻微溝槽滾壓復制技術基礎研究.pdf

1、隨著能源危機日益嚴峻，如何減阻已成為社會發(fā)展的迫切需求。鯊魚皮微溝槽結構具有良好的減阻和自清潔功能，以鯊魚皮微溝槽結構為原型制造出的仿鯊魚皮可以實現(xiàn)7％左右的減阻率。但是如何高精度、大面積、高效率的復制真實鯊魚皮微溝槽結構，仍是尚未解決的難題。372
　　本文首先以真實鯊魚皮微溝槽結構為模板進行微熱壓實驗。通過單因素實驗分析熱壓溫度、熱壓壓力和熱壓時間對熱壓成型質量的影響，確定較優(yōu)的熱壓參數(shù)。實驗結果表明:熱壓成型的聚甲基丙烯酸甲

2、酯(PMMA)模板表面微溝槽形貌清晰，輪廓分明。微溝槽中心高度平均值可達32.3μm，中心槽寬平均值可達100μm，相較于鯊魚皮模板中心高度值減小3.6％，中心槽寬值增大5.2％。其次，將熱壓后的仿鯊魚皮PMMA模板進行導電化處理，以處理后的PMMA模板作為陰極進行微電鑄實驗，優(yōu)化微電鑄工藝參數(shù)。實驗結果表明:微電鑄銅表面的鯊魚皮微溝槽結構清晰，復制精度較高，微溝槽中心高度值可達31.5μm。相較于熱壓模板的微溝槽中心高度減小2.5％，

3、相較于鯊魚皮模板減小6％，復制精度高于平面熱壓。然后，以微電鑄后的仿鯊魚皮銅片作為電火花加工的工具電極，在模具鋼NAK80表面進行微溝槽結構的復制。實驗研究微電鑄的陰極電流密度和電火花工藝的回路組合對電極損耗和工件質量的影響，并分析鱗片之間的高度差對加工質量的影響。結果表明:鱗片之間高度差較小時，工件表面微溝槽結構較清晰;當陰極電流密度為3 A/dm2時，工具電極損耗較小，工件表面微溝槽較為清晰;采用PS+NP回路組合工具電極損耗小于S

4、C+GM回路，工件表面質量較好。最后，以熱壓后的仿鯊魚皮PMMA模板和電火花加工的NAK80模板作為滾壓模具，以聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜作為滾壓材料，研究模具溫度、滾壓間隙、滾壓速度對成型質量的影響。研究表明:在模具溫度較低、滾壓間隙較小、滾壓速度較低的條件下，滾壓成型效果較好。研究兩種模具滾壓成型質量可知，PMMA模板作為模具時滾壓成型精度較高，PET表面微溝槽中心高度值最大為25μm，中心槽寬平均值為90μm但模具壽命較短