气动减阻微纳复合功能结构

It is emergency to achieve the target of large bearing, long voyage, low fuel consumption. so it puts forward higher requirements for reducing friction, improving the aerodynamic design of aircraft. Aerodynamic drag reduction is one of the basic scientific and technical issues, and the biomimetic micro/nano hierarchical structure is not only an efficient way to achieve high lift-drag ratio, but also the developing direction of interdisciplinary frontal subject, which have an important scientific meaning and application prospects. Combined with the surface characteristics of sharks ridge-like microstructures and nanostructures of the lotus leaf and the feathers of birds, this project proposes a micro/nano complex biological modeling structrure to analyzed the micro-flow characteristics within the aircraft boundary layer, and researches the manufacturing method of the complex hierarchical structure and flexible fabrication. The main contents include: manufacturing technology for nanostructures based on dual-mask lithography, fabrication of micro/nano hierarchical structures, investigation of imprint process for fabrication of lage-area micro/nano hierarchical structures, fluid-solid interaction analysis fo micro/nano hierarchical structure in boundary layer and mechanism of drag reduction.

当前我国面临着大飞机的大力发展时期，迫切需要实现大承载、长航程、低油耗等目标， 对降低摩阻、提高升阻比等气动设计目标也提出了更高的要求。气动减阻是基础科学技术问 题之一，仿生微纳结构是实现飞行器高升阻比的有效途径，也是交叉学科前沿发展方向，具 有重要的科学意义和应用前景，而微纳制造技术是研究基础和关键。 本项目针对飞行器边界层内的微流动特性，结合鲨鱼脊状微结构和荷叶纳结构以及鸟类 羽毛表面特征，提取一种仿生减阻微纳复合功能结构，研究微纳复合功能结构的融合制造方 法，以期为微纳技术在气动减阻领域的应用提供理论和技术基础。 主要内容包括：基于亚微米光刻的纳结构图形转移方法及制造技术，微纳复合功能结构 融合制造技术研究，基于柔性衬底的微纳复合结构的大幅面制造技术，边界层流固耦合特性 分析，以及减阻机理探讨等。

当前我国面临着大飞机的大力发展时期，迫切需要实现大承载、长航程、低油耗等目标，对降低摩阻、提高升阻比等气动设计目标也提出了更高的要求。气动减阻是基础科学技术问题之一，仿生微纳结构是实现飞行器高升阻比的有效途径，也是交叉科前沿发展方向，具有重要的科学意义和应用前景，而微纳制造技术是研究基础和关键。本项目结合鲨鱼脊状微结构和荷叶纳结构以及鸟类羽毛表面特征，提取了一种仿生减阻微纳复合功能结构；实现了基于普通光刻的纳米结构可控图形化制造，掌握了仿生微纳复合功能结构的硅基可控融合制造方法；深入研究了充盈过程中柔性材料的流变机制，掌握了基于柔性衬底的微纳复合结构的大幅面制造技术；设计了浮动电容式剪应力微传感器，开展了基于浮动电容式剪应力微传感器的仿生微纳复合功能结构减阻测试；深入研究了飞行器边界层内的微流动特性，揭示了仿生微纳复合功能结构在边界层中的流固耦合特性，为飞行器减阻提供理论和技术基础。本项目共发表SCI论文8篇，授权专利7项，《柔性微纳结构制造技术及其应用》获得2014年中国机械工业科学技术一等奖，《特种MEMS制造技术及其应用》获得2015年教育部技术发明二等奖。综上，本项目按照计划执行，完成了项目任务书的论文，专利，人才培养等指标。