基于鲨鱼皮减阻功能的新型高分子材料的仿生设计与制备

以鲨鱼皮结构为减阻模板，根据鲨鱼皮的双重减阻原理进行仿生设计，建立物理机械性能沿厚度方向渐变的仿生减阻模型。在此基础上，选择适宜的高分子基体，通过高分子材料的结构设计、制备与改性的原理和加工成型技术，调控高分子的组成、结构和物理机械性能，构建类似鲨鱼皮的、物理机械性能沿厚度方向渐变的梯度高分子膜材；借助现代微复制技术,在膜材刚性较大的一面构建类似鲨鱼皮表面的肋条结构，开拓将材料表面微结构与梯度高分子膜材的基体结合成一个和谐的有机整体的新途径。利用船模拖曳试验水池测定不同表面微结构和梯度结构的高分子膜材的减阻性能，揭示材料的表面结构、梯度结构和性能与减阻性能之间的构效关系，研究材料的表层与弹性基体之间的协同作用，建立计算机仿真模型，为优化梯度材料的结构，制备具有双重减阻功能的新型高分子材料提供理论和实验依据。本项目的研究对于流体输送设备以及船泊、飞机等交通工具的减阻节能具有重要意义。