水下減阻薄膜的制備及性能研究.pdf

1、航行速度和續(xù)航力是艦船或水下航行器極為重要的技術(shù)性能,它對(duì)艦船能否淋漓盡致的發(fā)揮它的強(qiáng)大功能有著巨大的影響。21世紀(jì)海戰(zhàn)戰(zhàn)略特點(diǎn)是從消耗戰(zhàn)轉(zhuǎn)向速?zèng)Q戰(zhàn),因此航速就變得尤為重要。興波阻力、壓差阻力和摩擦阻力是艦船或水下航行器航行時(shí)遇到的三種阻力,其中最大的是摩擦阻力,約占總阻力的50～90％。近年來(lái),從仿生學(xué)的角度出發(fā),對(duì)鯊魚(yú)皮減阻進(jìn)行了研究,這很大程度的推進(jìn)了減阻技術(shù)的發(fā)展。魚(yú)類身體呈流線型,全身布滿粘液,這是它能夠在水中很快的游動(dòng)的主要

2、原因。本論文基于魚(yú)類全身布滿粘液的特點(diǎn),設(shè)計(jì)一種仿生薄膜,來(lái)減少船舶在水下受到的摩擦阻力,提高航行速度。
　　 本論文根據(jù)魚(yú)類皮膚表面粘液的減阻機(jī)理,用親水性的丙烯酸鈉吸水凝膠對(duì)疏水性的低分子量聚乙烯進(jìn)行改性,制備出一種與魚(yú)類皮膚表面粘液減阻機(jī)理相似的親水-疏水性減阻薄膜。該膜表面能夠形成一層親水性-疏水性物質(zhì),它的微相分離結(jié)構(gòu),十分近似于海豚皮結(jié)構(gòu)。表面的吸水樹(shù)脂吸水后產(chǎn)生微凸體的吸水凝膠,這種吸水凝膠有大約數(shù)十微米的高度和間

3、距,組成微凸體的群體,其減阻機(jī)理類似于微漩渦,在表層突起之間形成“流體滾珠軸承”效應(yīng)。親水凝膠能夠仿生海豚皮表面分泌的粘液,可在邊界層的湍流起到抑制作用,從而減少摩擦阻力。并用掃描電鏡、液滴狀分析儀、自制的摩擦阻力測(cè)試儀對(duì)改性后的薄膜表面形貌、親水性、摩擦系數(shù)等各項(xiàng)性能進(jìn)行測(cè)試。
　　 實(shí)驗(yàn)確定了制備水下減阻薄膜的最佳合成條件,而且結(jié)果表明,改性后的薄膜親水性比改性前有很大的提高。改性后薄膜比改性前的接觸角最大可以減小60°左右