本發(fā)明提供一種仿瓶子草液膜快速搬運(yùn)表面織構(gòu)，它涉及一種仿瓶子草液膜快速搬運(yùn)表面織構(gòu)的設(shè)計(jì)，具體來講，在一般微溝槽的基礎(chǔ)上，將一部分棱的高度提高，使其具備高低棱穿插分布的結(jié)構(gòu)，利用多級(jí)的毛細(xì)拉力，使得微溝槽中的液膜能以更快的速度、更大的液量進(jìn)行搬運(yùn)，屬于微納米制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

液膜快速搬運(yùn)的織構(gòu)表面可以實(shí)現(xiàn)水霧的收集、液膜的搬運(yùn)、液膜的浸潤，這種表面只依表面的微結(jié)構(gòu)特征產(chǎn)生的毛細(xì)力，就可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，大面積設(shè)計(jì)和制造相應(yīng)的表面織構(gòu)，是目前微納制造領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

但是現(xiàn)有的微結(jié)構(gòu)表面，在織構(gòu)設(shè)計(jì)上往往比較復(fù)雜，對(duì)于大面積制備存在一定困難，并且其快速響應(yīng)性還有待進(jìn)一步的提高，因此提出一種新型的液膜快速搬運(yùn)的織構(gòu)表面，即一種仿瓶子草液膜快速搬運(yùn)表面織構(gòu)的設(shè)計(jì)。

瓶子草是一種捕蟲植物，其上部的瓶蓋上分布有很多細(xì)小的絨毛，可以收集空氣中的水氣，匯集到瓶蓋的底部，從而浸潤瓶口的內(nèi)壁，使瓶口內(nèi)壁保持濕滑，從而使得落在瓶口的昆蟲滑入瓶內(nèi)。通過研究發(fā)現(xiàn)，絨毛上分布有一種特殊的高低棱間隔分布的特殊結(jié)構(gòu)，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這種高低棱間隔分布的結(jié)構(gòu)，對(duì)于水膜的搬運(yùn)速度有很大的提升。

本專利通過對(duì)瓶子草絨毛液膜的快速搬運(yùn)特征進(jìn)行提煉，設(shè)計(jì)了一種仿生液膜快速搬運(yùn)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了液膜快速搬運(yùn)的功能。該結(jié)構(gòu)是對(duì)一般微溝槽結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)，可以大幅度的提升微溝槽的液膜搬運(yùn)能力，對(duì)于搬運(yùn)速度、搬運(yùn)的液量都有很大的提升，并且結(jié)構(gòu)相對(duì)于其他微納結(jié)構(gòu)更為直觀簡單，更易于實(shí)現(xiàn)大面積的制備，實(shí)現(xiàn)微納結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用。可將此結(jié)構(gòu)制作在帶有錐度的針狀結(jié)構(gòu)上，實(shí)現(xiàn)水霧的收集，使得水資源可以回收再利用。也將該結(jié)構(gòu)附著于柔性薄膜表面后，粘貼在表面易匯集水滴管路的外表面，可以將產(chǎn)生的水匯集到更易處理的位置，避免水滴影響其他重要部件。對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械行業(yè)，在需要潤滑的部位附著此結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)潤滑液的快速搬運(yùn)，在需要降溫的位置附著此結(jié)構(gòu)，可以通過快速搬運(yùn)水達(dá)到降溫的目的。此結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛，還可以應(yīng)用于mems以及微流體芯片，在多個(gè)領(lǐng)域都有重大應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1、目的：

本發(fā)明涉及一種仿瓶子草液膜快速搬運(yùn)表面織構(gòu)，通過設(shè)計(jì)出高低棱間隔分布的復(fù)合微溝槽，增強(qiáng)對(duì)液膜的毛細(xì)力，從而加強(qiáng)微溝槽的液膜搬運(yùn)能力。該結(jié)構(gòu)可以用于水的收集搬運(yùn)、機(jī)械結(jié)構(gòu)的潤滑與降溫、mems以及微流體芯片等。

2、技術(shù)方案：

本發(fā)明一種仿瓶子草液膜快速搬運(yùn)表面織構(gòu)，是由數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)單元(2)組成，它們之間的相互關(guān)系是：在同一個(gè)大面積制備的一種仿瓶子草液膜快速搬運(yùn)織構(gòu)(1)中周期循環(huán)分布設(shè)置完全相同的結(jié)構(gòu)單元(2)；

所述的結(jié)構(gòu)單元(2)，是由高棱(3)與低棱(4)組成的，它們之間的相互關(guān)系是：相鄰的兩個(gè)高棱(3)之間均勻分布地插入數(shù)個(gè)低棱(4)，以此構(gòu)成一個(gè)結(jié)構(gòu)單元(2)；

其中，兩個(gè)高棱(3)之間均勻分布地插入低棱(4)的數(shù)目，是根據(jù)具體的需求而定；

該高棱(3)的形狀構(gòu)造是：其寬度、高度是呈直線的棱，其具體寬度、高度的尺寸大小是根據(jù)具體的工藝制備能力以及具體需求而定；

該低棱(4)的形狀構(gòu)造是：其寬度、高度是呈直線的棱，其具體寬度、高度的尺寸大小是根據(jù)具體的工藝制備能力以及具體需求而定，同時(shí)該低棱(4)的高度低于高棱(3)的高度。

其中，所述的“結(jié)構(gòu)單元(2)”，其材料選用金屬以及各種可以進(jìn)行形狀加工的高分子材料。

3、優(yōu)點(diǎn)及功效：

一種仿瓶子草液膜快速搬運(yùn)表面織構(gòu)，其結(jié)構(gòu)構(gòu)成簡單，易于大面積制備，且高低棱復(fù)合之后，相較于只有低棱的表面織構(gòu)，不僅提高了液膜的搬運(yùn)速度，而且對(duì)于液膜的通流量提升巨大，大大的提高了液膜的搬運(yùn)性能。

附圖說明

圖1：是本發(fā)明一種仿瓶子草液膜快速搬運(yùn)表面織構(gòu)的平面大面積結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2：是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)單元具體結(jié)構(gòu)示意圖。

元件符號(hào)說明

1……大面積制備的一種仿瓶子草液膜快速搬運(yùn)織構(gòu)

2……一種仿瓶子草液膜快速搬運(yùn)織構(gòu)的一個(gè)結(jié)構(gòu)單元

3……結(jié)構(gòu)單元中的高棱

4……結(jié)構(gòu)單元中的低棱

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明一種仿瓶子草液膜快速搬運(yùn)表面織構(gòu)1，見圖1所示，是由數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)單元2組成的，它們之間的相互關(guān)系是：在該表面織構(gòu)1中周期循環(huán)分布的完全相同的結(jié)構(gòu)單元2。

所述結(jié)構(gòu)單元2，見圖2所示，是由結(jié)構(gòu)單元2中的高棱3與結(jié)構(gòu)單元2中的低棱4組成的；它們之間的相互關(guān)系是：相鄰的兩個(gè)高棱3中間均勻分布地插入數(shù)個(gè)低棱4，以此構(gòu)成結(jié)構(gòu)單元2；其中低棱4的數(shù)目根據(jù)具體的需求而定，在相鄰兩個(gè)高棱3之間的間距確定且高棱3、低棱4的寬度、高度確定的情況下，增加相應(yīng)的數(shù)目，可以減小相鄰兩棱的間距，增強(qiáng)整體的毛細(xì)力，從而加快液膜的搬運(yùn)速度，但是液膜的通流量會(huì)受到影響，其穿插的具體數(shù)目，可以根據(jù)具體的高棱3、低棱4的寬度、高度，代入相應(yīng)的毛細(xì)力與通流量的公式進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)具體的需求選出最佳的值。

該高棱3的形狀構(gòu)造是：寬度、高度確定的貫穿整個(gè)該表面織構(gòu)1的呈直線的棱，其具體寬度、高度根據(jù)具體的工藝制備能力以及具體需求而定，隨著高棱3寬度的減小、高度的增加，進(jìn)而可以縮短兩個(gè)高棱3間的間距，從而增強(qiáng)第二級(jí)的毛細(xì)力即液膜鋪展到相鄰兩個(gè)高棱3時(shí)的毛細(xì)力，其具體的形狀參數(shù)可以根據(jù)具體的需求，代入相應(yīng)的毛細(xì)力與通流量的公式進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而選出最佳的值。

該低棱4的形狀構(gòu)造是：寬度、高度確定的貫穿整個(gè)該表面織構(gòu)1的呈直線的棱，其具體寬度、高度根據(jù)具體的工藝制備能力以及具體需求而定，同時(shí)低棱4的高度低于高棱3的高度，隨著低棱4寬度的減小，可以增強(qiáng)第一級(jí)的毛細(xì)力即相鄰兩個(gè)棱之間的毛細(xì)力，且隨著高棱3高度相較于低棱4高度比例的增加，可以增加第二級(jí)的毛細(xì)力即液膜鋪展到相鄰兩個(gè)高棱3時(shí)的毛細(xì)力以及液膜的通流量，其具體的形狀參數(shù)可以根據(jù)具體的需求，代入相應(yīng)的毛細(xì)力與通流量的公式進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而選出最佳的值。

例如在易于生成水滴的部位，可以根據(jù)不產(chǎn)生水滴的狀態(tài)為基準(zhǔn)，改變相應(yīng)的參數(shù)，找到相應(yīng)的平衡點(diǎn)；再例如在需要進(jìn)行潤滑的機(jī)械部件處，可以通過計(jì)算需要的潤滑液的量，調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)，找到最適宜的平衡點(diǎn)。

本發(fā)明一種仿瓶子草液膜快速搬運(yùn)表面織構(gòu)的設(shè)計(jì)，可以做成柔性的軟膜，粘貼在需要部位的表面，例如制作成膠帶，粘貼在管路、設(shè)備的表面；也可以直接將織構(gòu)制作到需要部件的表面，例如在帶有錐度的針狀物上制備此織構(gòu)，或在需要潤滑的部件表面制備此織構(gòu)。

本發(fā)明一種仿瓶子草液膜快速搬運(yùn)表面織構(gòu)的設(shè)計(jì)，應(yīng)用廣泛，結(jié)構(gòu)簡單，大面積制備較為容易，還可以根據(jù)具體的需求進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，應(yīng)用前景廣泛，效果提升明顯。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種仿瓶子草液膜快速搬運(yùn)表面織構(gòu)，是由結(jié)構(gòu)單元組成，在同一個(gè)大面積制備的一種仿瓶子草液膜快速搬運(yùn)織構(gòu)中周期循環(huán)分布設(shè)置結(jié)構(gòu)單元；該結(jié)構(gòu)單元，是由高棱與低棱組成，兩個(gè)高棱之間均勻分布地插入預(yù)定個(gè)低棱，以此構(gòu)成該結(jié)構(gòu)單元；其中，兩個(gè)高棱之間均勻分布地插入低棱的數(shù)目，是根據(jù)具體的需求而定；該高棱的寬度、高度是呈直線的棱，其具體寬度、高度的尺寸大小是根據(jù)工藝制備能力及需求而定；該低棱的寬度、高度是呈直線的棱，其具體寬度、高度的尺寸大小是根據(jù)工藝制備能力及需求而定，同時(shí)該低棱的高度低于高棱的高度。其結(jié)構(gòu)簡單，易于大面積制備，提高了液膜的搬運(yùn)速度和液膜的搬運(yùn)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：冉桐;甘楊;張毅;陳華偉;張德遠(yuǎn)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.04
技術(shù)公布日：2017.08.11