[發(fā)明專利]一種基于摩擦性能的軟硬相間形貌仿生材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710268728.6
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN107085659B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉鎮(zhèn)寧;盧國龍;王蜜
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B29C64/10;B33Y10/00;B33Y50/00;G16C60/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 崔斌

1.一種基于摩擦性能的軟硬相間形貌仿生材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、確定彈性模量不同的兩種材料的配比；定義彈性模量小的材料為軟材料，彈性模量大的材料為硬材料；根據(jù)期望的軟硬相間形貌仿生材料的材料屬性及所需的摩擦系數(shù)，軟硬材料的配比可根據(jù)以下公式計算：

其中，c％為軟材料的體積百分比；f為軟硬相間仿生材料的摩擦系數(shù)；f_s為軟材料的摩擦系數(shù)，f_h為硬材料的摩擦系數(shù)；E_s為軟材料的彈性模量；E_h為硬材料的彈性模量；

步驟二、確定彈性模量大的材料的基本體尺寸；根據(jù)期望的軟硬相間形貌仿生材料具體形式和表面形貌尺寸即可得出；

步驟三、根據(jù)步驟一和步驟二得出的彈性模量不同的兩種材料的配比和基本體尺寸采用激光加工、3D打印、物理共混的方法制備出軟硬相間仿生材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于摩擦性能的軟硬相間形貌仿生材料的制備方法，其特征在于，步驟二中所述的期望的軟硬相間形貌仿生材料的彈性模量大的材料為點狀排列，即在彈性模量小的軟材料上均勻分布著一系列點狀的彈性模量大的硬材料，定義硬材料之間的橫向距離為a₁，縱向距離為b₁，根據(jù)經(jīng)驗a₁與b₁的范圍在1-2mm之間，點狀硬材料基本體的半徑r的計算方法包含以下步驟：

21)確定軟硬材料尺寸與兩種材料的配比之間的關(guān)系；局部區(qū)域內(nèi)材料的表面積為a₁b₁，軟材料的表面積為a₁b₁-πr²；根據(jù)表面形貌尺寸的關(guān)系，確定軟材料的體積百分比，有：

22)計算硬材料基本體的半徑；點狀硬材料基本體的半徑表示為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于摩擦性能的軟硬相間形貌仿生材料的制備方法，其特征在于，步驟二中所述的期望的軟硬相間形貌仿生材料為軟硬相間條紋狀排列，條紋間距為a₂，根據(jù)經(jīng)驗a₂的范圍在1-2mm之間，條狀硬材料基本體的條紋寬度b₂的計算方法包含以下步驟：

31)確定軟硬材料尺寸與兩種材料的配比之間的關(guān)系，根據(jù)表面形貌尺寸的關(guān)系，確定軟材料的體積百分比，有：

32)計算硬材料基本體的寬度，將條狀硬材料基本體的條紋寬度表示為：

b₂＝a₂-c％*a₂。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于摩擦性能的軟硬相間形貌仿生材料的制備方法，其特征在于，步驟二中所述的期望的軟硬相間形貌仿生材料的硬材料為網(wǎng)格狀排列，網(wǎng)格間距為a₃，根據(jù)經(jīng)驗a₃的范圍在1-2mm之間，硬材料基本體的網(wǎng)格寬度的b₃計算方法包含以下步驟：

41)確定軟硬材料尺寸與兩種材料的配比之間的關(guān)系，根據(jù)表面形貌尺寸的關(guān)系，確定軟材料的體積百分比，有：

42)計算硬材料基本體的寬度，可以將硬材料基本體的網(wǎng)格寬度表示為：

b₃＝a₃-sqrt(a₃*a₃-c％a₃*a₃)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于摩擦性能的軟硬相間形貌仿生材料的制備方法，其特征在于，彈性模量不同的兩種材料同為高分子材料或金屬材料。