报告题目:

仿生展向微肋耦合水凝胶涂层复合表面多效应减阻规律研究

报告人:

陈登科

所在单位:

鲁东大学交通学院

报告人简介:

陈登科，汉族，中共党员，鲁东大学交通学院副教授，院长助理，硕士生导师。2022年06月毕业于北京航空航天大学机械工程及自动化学院获工学博士学位，师从陈华伟教授。主要从事仿生多功能表面技术、界面微流体及微观效应机制、防除冰技术、智能蒙皮等方面研究。以项目主持人主持国家青年科学基金项目（C类），山东省自然科学青年基金，山东省重点研发项目，国防科技计划项等项目，作为关键核心成员参与了国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金面上项目、基础JQ重点项目、航天三院“水下仿生减阻仿鱼皮的研制”、中国船舶工业系统工程研究院“防污减阻降噪仿生表面技术研究”、“仿生减阻分析及微结构工装设计”、“减阻防污材料复合设计”等多个项目的研究工作。目前已发表SCI论文20余篇，相关成果发表在Advanced Materials、Chemical Engineering Journal、Surface & Coatings Technology等期刊，申请国家发明专利7项，5项已授权，授权美国发明专利1项。

报告摘要:

降低高速运动物体表面的摩擦阻力仍是工程研究的核心挑战。生物在亿万年的自然进化和选择中所形成的独特结构特征和材质特性为减阻提供了创新灵感。因此，本研究以鲨鱼盾鳞结构特征和鱼类表皮黏液材质特性为仿生原型，使用3D打印技术和喷涂工艺制备出了仿生耦合表面，使用激光共聚焦显微镜表征了仿生表面的三维形貌结构特征，场发射扫描电镜（FESEM）揭示了水凝胶的微观结构，在封闭水循环隧道中评估了仿生表面的减阻性能。结果表明，仿生耦合表面的最大减阻率可达13.2%。使用计算流体力学方法和高速相机揭示了减阻机理：在仿生肋条谷底形成的流向涡可将界面的滑动摩擦转化为滚动摩擦，溶胀水凝胶的水化层可进行水分交换提高边界滑移效应，并可作为柔弹性涂层吸收近壁面湍流脉动。该成果可为减阻、防污、降噪仿生多功能集成表面的制备提供可行参考。