疏水微形貌表面水下减阻研究进展.pdf

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1、第19卷第8期船舶力学Vol.19No.82015年8月JournalofShipMechanicsAug.2015文章编号：1007-7294（2015）08-1011-12疏水微形貌表面水下减阻研究进展胡海豹1，黄苏和1，宋保维1，张招柱2，罗莊竹3（1西北工业大学航海学院，西安710072；2中国科学院兰州化学物理研究所，兰州730000；3中国科学院重庆绿色智能技术研究院，重庆400714）摘要：疏水微形貌表面减阻是一种新型仿生减阻方法，也是国内外减阻研究领域的热点之一。该文在分析天然及人造疏水微形貌表面界面一般特性的基础上，从壁面滑移流动、表面微形貌等角度总结了国内外疏水

2、微形貌表面减阻理论研究的最新成果，然后分类给出了近年来疏水微形貌表面减阻微观及宏观试验的研究进展，最后分析了疏水微形貌表面可能的减阻机理及目前存在的技术问题。关键词：疏水微形貌表面；减阻；滑移流动；低表面能中图分类号：O357.5文献标识码：Adoi:10.3969/j.issn.1007-7294.2015.08.016Recentdevelopmentaboutdragreductiononhydrophobicmicro-structuredsurfaces11123HUHai-bao,HUANGSu-he,SONGBao-wei,ZHANGZhao-zhu,LUOZhuan

3、g-zhu(1CollegeofMarine,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710072,China;2LanzhouInstituteofChemicalPhysics,ChineseAcademyofSciences,Lanzhou730000,China;3ChongqingInstituteofGreenandIntelligentTechnology,ChineseAcademyofSciences,Chongqing400714,China)Abstract：Hydrophobicmicro-structuredsur

4、facesdragreductionisanovelmethodinthestudyofthebioinspireddragreduction,whichbecameahotresearchtopicinthelastdecade.Basedonthepropertiesofartificialandinartificialhydrophobicmicro-structuredsurfaces,therecentdevelopmentaboutdragreduc鄄tiononhydrophobicmicro-structuredsurfacesisreviewedgenerally

5、fromslipflowonthewallandmicro鄄cosmicstructuresabovethesurface.Thenthedragreductionexperimentaladvancementabouthydrophobicmicro-structuredsurfacesissummarizedintwoparts:microcosmictestsandmacroscopicaltests.Finally,thepotentialdragreductionmechanismonthehydrophobicmicro-structuredsurfacesandthe

6、shortageofrecentresearchareanalyzed.Keywords:hydrophobicmicro-structuredsurface;dragreduction;slipflow;lowsurfaceenergy0引言受荷叶等植物叶面及水黾等昆虫肢体表面具有疏水性的启发（见图1），近年来，越来越多的国内外研究者开始关注疏水表面在减阻、降噪和海洋防污等方面潜在的良好应用前景[1-2]。理论上以水滴与固体表面静止不动时的接触角大小来表征固体表面的浸润性。当接触角小于90°时，表面为亲水；大于收稿日期：2015-02-15基金项目：国家自然科学基金重点项目（51

7、335010）；国家自然科学基金项目（51109178）；固体润滑国家重点实验室开放课题资助项目（1210）；中央高校基本科研业务费专项资金（3102015ZY017）作者简介：胡海豹（1979-），男，博士，副教授。1012船舶力学第19卷第8期90°时，表面为疏水；大于150°时，表面为超疏水。疏水与超疏水表面除了材料的化学组成差异外，在表面微观结构方面也存在差别。自2000年以来，疏水微形貌表面在水下减阻领域的科学和技术问题得到了广泛关注，其相关的理论及试验研究