木材仿生超疏水功能化修饰研究进展

超疏水现象广泛存在自然界中,由于具有特殊的疏水及自清洁性能,在材料仿生构建领域引起了国内外学者的高度关注。木材仿生超疏水功能化修饰,能有效隔离水分与木材的接触,在木材及其产品室外长久利用、复杂高湿环境利用方面意义重大。从自然界超疏水现象与疏水理论基础出发,重点综述了木材超疏水仿生构建的主要方法,并对超疏水木材的性能进行探讨,提出了木材超疏水处理亟待解决的难题。     

结构化仿生表面的制备及其应用

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。     

仿生超疏水性表面及其制备研究进展

近年来,由于仿生超疏水性表面在自清洁、防腐蚀、微流体系统和生物相容性等方面所显示的独特性能以及在国防、工农业生产和日常生活中的潜在应用前景,有关超疏水性表面的研究引起了极大的关注。综述了超疏水性表面研究的最新进展,较为系统地对超疏水性表面的制备方法进行了评述。     

复制模塑技术制备仿生超疏水表面的研究进展

超疏水表面在生产生活中具有重要的应用价值,其制备的关键在于构建合适的表面微结构.复制模塑技术在制备超疏水表面研究中具有操作简单、成本低廉的优势.在介绍了超疏水研究中描述浸润现象的Young's、Wenzel和Cassie-Baxter方程的理论要点的基础上,按第二次转移时所使用材料为预聚物、聚合物溶液或热塑性聚合物的不同,将复制模塑技术划分成直接复制模塑、溶液复制模塑和热模塑3种操作方法,并从这3方面综述了复制模塑技术在仿生超疏水表面制备中的研究进展.最后探讨了复制模塑技术研究中存在的一些问题及解决方案.     

仿生超疏水表面研究进展

对植物叶表面的研究结果表明:微米与纳米相结合的结构可以产生较大的接触角和较小的滚动角.表面化学组成与粗糙结构相结合成为仿生超疏水表面的重要特点.本文在总结近年来仿生超疏水表面的最新研究成果的基础上,着重分析和讨论了仿生超疏水表面的物理机制、制备方法、超亲水与超疏水的转换,并探讨了这一领域的发展方向.     

超疏水表面的研究进展及制备技术

概括了固体表面的润湿理论,分析讨论了超疏水表面的制备技术,尤其是近几年较新的制备方法,同时回顾了超疏水表面技术在现实生活中的实际应用.此外,简单介绍了上述方法制备的具有油水分离特性的表面.     

仿生超疏水涂层的制备及其性能

目前,超疏水涂层多采用含氟低表面能化合物制备,成本较高,工艺较复杂,限制了其推广应用.为此,通过在环氧酚醛涂料中加入具有疏水作用的表面活性剂和微米轻质碳酸钙颗粒改变涂料的表面状态,在碳钢表面制备了具有仿荷叶表面结构的疏水涂层.利用扫描电镜和接触角测定仪对涂层的表面形貌和疏水性能进行了表征.结果表明:涂层的结构与荷叶表面的的乳突结构具有较好的一致性,水滴在涂层表面的接触角得到了显著提高;涂层具有良好的疏水功能.     

超疏水材料的制备及其在海洋领域中应用的研究进展

超疏水材料具有特殊的润湿性,良好的自清洁、防腐蚀、防结冰等性能,能够有效地减少航行体在行驶过程中受到的海水阻力与能源消耗、抑制海洋生物附着、减缓海水腐蚀、降低冰附着力,在海洋领域具有良好的应用潜力.综述了超疏水材料的制备方法及其在海洋领域最新应用研究,并对其未来发展趋势进行了总结和展望.     

超疏水表面的研究进展及制备技术

概括了固体表面的润湿理论,分析讨论了超疏水表面的制备技术,尤其是近几年较新的制备方法,同时回顾了超疏水表面技术在现实生活中最近的实际应用。此外,简单介绍了本研究小组结合上述方法制备的具有油水分离特性的表面。     

超疏水表面的研究进展及制备技术

概括了固体表面的润湿理论,分析讨论了超疏水表面的制备技术,尤其是近几年较新的制备方法,同时回顾了超疏水表面技术在现实生活中最近的实际应用。此外,简单介绍了本研究小组结合上述方法制备的具有油水分离特性的表面。     

基于设计形态学的军事仿生机器人研究现状与进展

目的 对设计形态学在军事仿生机器人设计领域的研究现状进行梳理、归纳和分析,为设计服务于国防建设和军事装备提供思路和参考。方法 首先从设计形态学的内涵出发,结合仿生设计理论,详细解读设计形态学,如何能够通过融合多学科知识,来辅助新型军事仿生机器人研制;其次,根据军事仿生机器人作战域的不同,从陆地、水下和空中（间）军事仿生机器人3个方面展开,论述了国内外设计形态学助力军事仿生机器人发展的现状,归纳并阐述了不同类型军事仿生机器人设计的特点;最后,总结并分析了设计形态学在军事仿生机器人设计领域进行应用的发展趋势,对设计形态学助力军事装备的研究方法及研究重点进行了展望。结论 设计形态学是一种强调系统的理论体系,是融合仿生学方法的生物激励模式下的设计形态创新,能够有效地支持军事仿生机器人领域的融合创新。随着人工智能技术的不断发展,设计形态学在军事仿生机器人领域的应用将逐步向人机共融智能设计方向演化。     

仿生非光滑表面对对磨副的损伤机理研究

利用激光处理技术在灰铸铁表面加工了4种具有非光滑形态的试样,对比研究非光滑形态对对磨副的影响规律。结果表明:非光滑表面对对磨副的损伤机理与光滑试样不同,为非光滑表面凸起对对磨副的微观切削作用。非光滑表面对磨副的磨损质量均远大于未处理试样的对磨副,以对磨副磨损质量为评价指标,条状、环状、点状和网状对对磨副的损伤作用依次减小,损伤最小的网状对磨副其质量损失仅为等面积比下的条状对磨副的55.66%,在相同的单元体面积比和几乎相同的显微硬度条件下,通过调整单元体的形态可以有效地减轻对对磨副的损伤作用。这是由于不同形态的非光滑表面在磨损过程中的载荷分配机制不同。     

自清洁仿生表面的湿润性及其制备的进展

评述了几种典型的动植物表面结构及其润湿性,通过分析动植物表面结构的自清洁机制和疏水自清洁表面结构的传统制备方法,探讨了拓模生物表面结构和制备具有类生物表面结构在材料表面上的设想,并展望了该领域的应用及今后的发展方向.     

磷化膜后处理与润滑状况对其摩擦学特性的影响

研究了钢铁材料表面膦酸锰盐膜的刷光处理与润滑条件对其摩擦学特性的影响，试验结果表明，仅在边界润滑状况下磷化膜才具有明显的减摩耐磨作用，而刷光磷化膜则可进一步提高减摩耐磨程度。     

基于拓扑理论的产品仿生形态进化设计方法

目的为了更好地在定量层面控制产品形态仿生设计,快速地获得多种方案,运用拓扑理论和猴王遗传算法,构建出产品仿生形态进化设计方法。方法首先,利用拓扑权值,识别仿生对象的特征要素。然后,对产品形态与仿生对象特征要素进行拓扑相似度评价,以此为适应度函数,应用猴王遗传算法实现高效的产品仿生形态进化设计。结果以"企鹅—水壶"仿生形态设计为例,对该方法进行实例研究,结果表明,它能够比较合理地保留仿生对象特征要素,并且能够较高效率地提供多样化方案。结论在产品仿生形态设计中,充分考虑仿生对象的特征要素,量化产品形态与仿生对象之间的认知距离,再结合进化算法,使产品仿生形态设计更加理性和高效。     

基于动态结构的仿生设计新进展

从静态到动态，从宏观到微观，动态结构的仿生不断从生物界获得灵感。重点介绍生物体动态结构的仿生在仿生推进、仿生减阻、仿生减振和仿生系统四方面的新进展，指出动态结构仿生的发展趋势，强调多学科协作和仿生理论研究的重要性。     

钛合金激光熔覆的研究现状与发展趋势

钛合金具有高比强、良好的耐蚀性能等优点,但其耐磨性差,限制了它在摩擦机构的应用.激光熔覆技术是近年来发展起来的一种新型表面改性工艺.在钛合金表面进行激光熔覆,可提高钛合金的表面性能,获得高硬度、耐磨性能好、低摩擦系数的熔覆层.简要阐述了钛合金表面激光熔覆的研究现状,包括激光熔覆工艺、熔覆层的组织与性能,指出了存在的问题,并展望了钛合金激光熔覆的发展方向.     

镁基材料摩擦磨损的研究进展

主要综述了近年来镁基材料(包括镁合金和镁基复合材料)摩擦磨损的研究状况,总结了合金元素对摩擦磨损的影响,对比分析了触变成形、压铸和金属型铸造镁合金的摩擦磨损,研究了各种镁基复合材料的摩擦磨损,同时总结了表面改性对镁基材料摩擦磨损的影响.     

激光纹理化调控材料表面疏水性能研究进展

超疏水表面由于具有减阻、抗污、防水等独特性能,广泛应用于日常生活、军事、工业等场景,材料表面的微纳结构及化学成分对其超疏水性能有着重要影响。激光纹理化技术由于具有加工分辨率高、加工方式灵活、可加工材料多等优势,可用于制备疏水性能精确可控的表面微纳结构,在制造超疏水表面方面有着广阔的应用前景。首先,介绍了激光纹理化的作用机理,综述了常用的激光纹理化方式,如激光直接写入法、激光干涉图案化法及激光诱导周期性结构法等,并介绍了激光参数对微纳结构的影响。根据表面微纳结构的形貌、周期及尺寸特点对激光纹理化制备的表面分层微纳结构进行了总结归纳,包括覆盖随机纳米结构或激光诱导周期性结构的微沟槽、微网格、微柱及微峰,重点介绍了分层微纳结构的制备方式及微纳结构对疏水性的影响。总结了提高分层微纳结构表面疏水性的后处理方式,包括环境老化、表面化学改性及热处理等,并介绍了后处理方式调控疏水性的作用机理。最后,对采用激光纹理化技术制备超疏水表面的应用前景进行了展望。     

基于滤食特征的水面垃圾清理装备的仿生设计与评估

目的 探索海洋水面垃圾清理装备的仿生设计过程和模态分析的有效性。方法 前期采用自上而下的仿生学设计方法,分别模仿河蚌和火烈鸟的独特滤食结构,得出两种水面垃圾清理装备的仿生设计方案,并介绍了基本的设计流程;后期运用有限元方法对两种成果分别进行模态分析。结果 河蚌方案模型的一阶固有频率均低于30 Hz,满足设计要求;火烈鸟方案模型需改进后进行再次评价。结论 仿生设计方法可以为水面垃圾清理装备的设计过程提供参考。此外,采用有限元方法对产品外形、结构进行模态分析,具备有效性。整个设计与评估闭环过程,可以较好地指导仿生创新设计,实现产品的多样化创新。