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多元仿生功能表面形性及界面调控策略及精密制造控制

仿生表面,形性设计,稳定性调控,精密控制

      激光刻蚀和微细电加工是实现仿生功能表面跨尺度微织构的重要手段，但面临着“三维空间织构激光刻蚀难控形，微小阵列结构电加工难定位，疏水表面气膜难维持，系统误差难控制”的公认难题，极大地限制了在减阻、自洁、抗冰霜等领域的应用。针对该问题，实验室通过跨尺度织构形性设计及材料表界面性能调控，形成了独具特色的方案设计、工艺优化及精密加工控制体系，实现了性能优异稳定、制造精度高、环境适用性强的多元仿生功能表面的精密控制制备，主要内容包括：（1）多元仿生功能表面跨尺度微织构高性能形性设计：基于精密电火花机床研制了高精度旋转加工辅助制备装置，提出了独特的激光路径扫描策略，实现了微小阵列结构及复杂三微织构的可控精密加工。（2）多元仿生功能表面表界面稳定性调控：针对超疏水表面在高流速及高湿环境下，表面气膜容易消失导致性能失效问题，提出了能够"捕获"气体的多种微纳复合结构，通过负压原理调控表面气垫高度，有效抑制了高流速高湿环境下疏水气膜的退化失效，解决了“疏水气膜难维持”难题。（3）高性能精密控制关键技术：提出了一种激光/视觉同轴图形微加工系统控制技术，通过加工路径规划、图像处理和实时监控，实现了整个加工系统的精确控制和微结构的高精度加工，最优加工精度达到0.19μm，解决了“系统误差难控制”难题。