[發明專利]一種一體式非金屬超滑減阻材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202211216152.6
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115521720A
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 陳烽;緱曉丹;楊青
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C09J7/25
• 分類號: C09J7/25;C09J7/24;C09J7/22;C08J7/12;C08J7/04;C08L83/04;C08L27/06;C08L21/00;C08L27/18;C08L27/16
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 馮素玲

本發明提供了一種一體式非金屬超滑減阻材料及其制備方法，用以解決現有減阻材料存在的額外增加化學試劑或設備、難以長時間使用及減阻性能易破壞的技術問題。本發明提供的一種一體式非金屬超滑減阻材料，包括非金屬基底和設置在非金屬基底上的高分子材料層；非金屬基底為彈性聚合物，高分子材料層為固化的高分子材料，其分子間隙內儲存有潤滑液；非金屬基底和高分子材料層的接觸面為微納粗糙結構，高分子材料層上表面設置有溝槽結構，潤滑液滲出在高分子材料層上表面及溝槽結構表面形成一體的自潤滑層。

技術領域

本發明涉及減阻材料，具體涉及一種一體式非金屬超滑減阻材料及其制備方法。

背景技術

在現階段節能環保的發展要求下，提升航行器運行效率及能源利用率、實現管道運輸或航行減阻具有重大意義。現有的減阻技術主要有高聚物減阻、涂層減阻、氣穴減阻等。高聚物減阻是通過在流體中添加聚合物，如減阻劑或表面修飾劑以減小流阻；從仿生的角度出發，涂層減阻主要通過在船體等表面制備仿海豚皮柔性膜或低表面能修飾成疏水減阻涂層；氣穴減阻主要利用微氣泡和液體之間的低摩擦性，改變邊界層的流動結構，但微氣泡的產生需額外提供能量和設備等，難以在實際中應用；上述的幾種方法存在額外增加化學試劑或設備，難以長時間使用，減阻性能易被破壞等現象，難以實際應用。

發明內容

本發明的目的在于解決現有的減阻材料存在的額外增加化學試劑或設備、難以長時間使用或減阻性能易破壞的技術問題，而提供一種一體式非金屬超滑減阻材料及其制備方法。

為了實現上述目的，本發明的技術解決方案如下：

一種一體式非金屬超滑減阻材料，其特殊之處在于，包括非金屬基底和設置在非金屬基底上表面的高分子材料層；

所述非金屬基底為彈性聚合物；

所述高分子材料層為固化的高分子材料，其分子間隙內儲存有潤滑液；

所述非金屬基底和高分子材料層之間的接觸面設置為微納粗糙結構；高分子材料層上表面設置有溝槽結構，所述潤滑液滲出在高分子材料層上表面及溝槽結構表面形成一體的自潤滑層。

進一步地，所述非金屬基底分子間隙內儲存有潤滑液。

進一步地，所述高分子材料層為固化的聚二甲基硅氧烷；

所述潤滑液為粘度范圍在5-100cps的硅油。

進一步地，還包括設置在非金屬基底下表面的膠粘層和設置在膠粘層下表面的離型膜。

進一步地，所述溝槽結構為多個并排設置的寬度和深度為亞毫米級別的溝槽，或者寬度和深度為亞毫米級別的菱形且相互連通的溝槽。

基于上述一體式非金屬超滑減阻材料，本發明還提供了一種一體式非金屬超滑減阻材料的制備方法，其特殊之處在于,包括以下步驟：

1】準備液態的聚合物，增加其強度并固化，形成彈性的非金屬基底；

2】在非金屬基底上表面制備微納粗糙結構；

3】將液態的高分子材料涂覆在制備好微納粗糙結構的非金屬基底上表面，并使其固化形成高分子材料層；

4】在高分子材料層上表面制備溝槽結構；

5】將非金屬基底上附著的高分子材料層置入潤滑液中浸泡，使潤滑液吸附在高分子材料層的分子間隙內；

6】取出后靜置，潤滑液從高分子材料層的分子間隙分泌出來，在高分子材料層表面形成自潤滑層，得到一體式非金屬超滑減阻材料。

進一步地，在步驟5】中，還包括將非金屬基底置入潤滑液中浸泡，使潤滑液吸附在非金屬基底的分子間隙內。