[發(fā)明專利]一種3D打印仿鯊魚皮磁流體液滴發(fā)電機(jī)及設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110355977.5
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113059798B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇彬;黃劍瑜;文世峰
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué);武漢華科三維科技有限公司
• 主分類號: B29C64/129
• 分類號: B29C64/129;B29C64/35;B33Y10/00;B33Y40/00;B33Y40/20;H02K44/08
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 藍(lán)曉玉

本發(fā)明屬于磁流體發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種仿鯊魚皮3D打印磁流體液滴發(fā)電機(jī)及制備方法，設(shè)計鯊魚皮模型，通過光固化打印技術(shù)制備仿鯊魚3D打印裝置；將制備的3D打印裝置表面用乙醇洗滌，烘干；將清洗后的樣品進(jìn)行親水處理，冷卻，獲得鯊魚皮表面；依次將銅線圈和Nd₂Fe₁₄B磁塊整合到3D打印裝置內(nèi)部，用Ecoflex將底部密封，獲得仿鯊魚皮3D打印磁流體液滴發(fā)電機(jī)；將4個相同的3D打印磁流體液滴發(fā)電機(jī)串聯(lián)起來，獲得Zigzag階梯式的磁流體納米發(fā)電機(jī)。本發(fā)明的磁流體發(fā)電裝置表面基于鯊魚皮結(jié)構(gòu)的低粘附和減阻能力，能夠降低磁流體液滴在固體表面的粘附力和滑動阻力，提高磁流體發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于磁流體發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種仿鯊魚皮3D打印磁流體液滴發(fā)電機(jī)及設(shè)計方法。

背景技術(shù)

近年來，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能無疑是一種極具前景的可持續(xù)能源，引起了廣泛的關(guān)注。在各種轉(zhuǎn)換方法中，磁電轉(zhuǎn)化方法已被證明是有非常有效的，并穩(wěn)定地應(yīng)用于我們的日常生活超過150年。然而，目前的磁電轉(zhuǎn)換裝置大都是硬質(zhì)和沉重的裝置，難以攜帶且應(yīng)用非常有限，如大部分應(yīng)用局限在大型的發(fā)電廠。此外，目前磁電轉(zhuǎn)換裝置的制備方法復(fù)雜，且需要金屬鐵等貴重的材料，導(dǎo)致昂貴的生產(chǎn)成本。開發(fā)一種輕便、小巧、便攜且廉價的磁電轉(zhuǎn)換裝置仍然是一個挑戰(zhàn)。磁流體是一種既具有液體的流動性又具有超順磁性質(zhì)的懸浮液，已經(jīng)被用于收集人體運(yùn)動能、振蕩熱管熱能、振動能等。然而，當(dāng)前的磁流體發(fā)電裝置不僅需要大量的磁流體，而且往往會粘附在固體表面，產(chǎn)生殘留的污染以及逐漸減少的電輸出。因此，減少磁流體的用量，降低流體在固體表面的殘留和提高磁流體發(fā)電機(jī)的效率是磁流體發(fā)電機(jī)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

通過上述分析，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及缺陷為：

目前的磁電轉(zhuǎn)換裝置大都是硬質(zhì)和沉重的裝置，難以攜帶且應(yīng)用非常有限。

目前磁電轉(zhuǎn)換裝置的制備方法復(fù)雜，且需要金屬鐵等貴重的材料，導(dǎo)致昂貴的生產(chǎn)成本。

當(dāng)前的磁流體發(fā)電裝置不僅需要大量的磁流體，而且磁流體往往會粘附在固體表面，產(chǎn)生殘留的污染以及逐漸減少的電輸出。

解決以上問題及缺陷的難度為：

如何利用目前快速發(fā)展的增材制造技術(shù)來降低磁流體發(fā)電裝置的重量和造價昂貴等問題。

如何利用3D打印技術(shù)制備表面具有低粘附和減阻功能的結(jié)構(gòu)。

解決以上問題及缺陷的意義為：

3D打印制備的鯊魚皮表面能顯著降低磁流體在固體表面的粘附力，大大增強(qiáng)了其電輸出的能力，有著廣闊的商業(yè)化前景。

該項技術(shù)使用的是可大規(guī)模制造的3D打印技術(shù)，使用的原料為廉價的光敏樹脂，不僅可以大幅度降低目前磁流體發(fā)電裝置的生產(chǎn)成本，還可以制備輕便、小巧、便攜的磁流體發(fā)電裝置。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種仿鯊魚皮3D打印磁流體液滴發(fā)電機(jī)及設(shè)計方法，旨在解決磁流體在固體表面的粘附導(dǎo)致磁流體發(fā)電機(jī)中磁流體用量大、發(fā)電效率低，和裝置昂貴的問題。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種仿鯊魚皮3D打印磁流體液滴發(fā)電機(jī)的制備方法，打印的鯊魚皮結(jié)構(gòu)在水下具有低粘附和減阻功能，包括以下步驟：

步驟一，通過軟件設(shè)計不同參數(shù)的鯊魚皮模型，以光固化樹脂為原料，通過光固化打印技術(shù)制備具有減阻功能的仿鯊魚3D打印裝置；

步驟二，將制備的3D打印裝置表面用乙醇洗滌，洗去鯊魚皮溝槽內(nèi)殘留的光固化樹脂，然后在烘箱中烘干；

步驟三，將清洗后的樣品用Plasma親水處理技術(shù)處理15~60min，取出冷卻，獲得具有低粘附和減阻的鯊魚皮表面；