生物非光滑耐磨表面仿生应用研究展望

指出生物非光滑耐磨表面现象的普遍性,对贝壳、牙齿等天然生物耐磨表面几何形态特征进行分析,介绍了生物非光滑耐磨技术在缸套、轧辊、耐磨涂层等方面应用研究的进展情况。同时,对仿生非光滑耐磨理论与技术研究中存在的问题及发展趋势进行分析与展望。     

55号钢仿生非光滑表面高温耐磨性试验

利用激光微细加工技术将根据仿生非光滑耐磨理论设计的仿生非光滑耐磨表面复制到55号钢模型试样上,在磨损试验机上进行影响凹坑形非光滑表面试样耐磨性多因素试验。采用试验优化设计技术中部分正交多项式回归设计试验方案,得出影响仿生非光滑凹坑表面耐磨性多因素回归方程。试验结果表明,各试验因素对耐磨性影响重要程度依次为温度、磨损时间、凹坑直径、转速和凹坑密度。最后对非光滑的耐磨机理进行初步分析。     

典型状态下荷叶润湿性差异及其机理分析

为了研究荷叶不同状态下润湿性差异的成因与机理,通过对荷叶在鲜、老、病、枯4个典型状态下进行润湿性观察、与水接触角测量、扫描电镜观测,分析其表面微观形貌、化学蜡质含量等要素的变化规律,揭示润湿性差异的成因与机理。结果表明:鲜叶为微米级乳突和纳米级蜡质层覆盖的二元复合微观形貌,枯叶乳突和蜡质层稍有萎缩,但微观结构变化不显著;老叶微观形貌中出现了少许"板条"状突起和乳突、蜡质层共同构成其粗糙叶表结构;而病叶"乳突+蜡质层"的二元复合结构发生明显变化,呈现无序的线型纤维柱状网络结构。不同状态荷叶表面与水接触角测量结果显示,鲜、老、枯叶仍呈现疏水或超疏水状态,而病叶呈现亲水状态,润湿性能发生根本改变。荷叶表面蜡质含量在不同状态下也存在一定差异,老叶、枯叶蜡质含量与鲜叶接近,但疏水性皆低于鲜叶。研究表明荷叶不同状态下润湿性差异的成因在于其叶表微观形貌和化学蜡质含量发生改变造成的,从这2个因素对其疏水性的贡献率来比较,叶表微观形貌是决定其疏水程度的主因。研究结果为疏水表面仿生设计提供参考。     

“双工位”木耳菌包装袋机设计及技术实现

研制了一种“双工位”木耳菌包装袋机，对其机械和智能控制部分的设计做了整体概述。采用改进型BP神经网络对菌包密度进行精准控制，预测误差较小，满足了菌包生产质量要求。根据仿生原理研制自动撑袋、套袋机构，并采用负压吸附原理设计了双工位负压吸盘和撑袋机械手，利用UG软件进行有限元分析，其强度和变形量满足工作要求；采用多智能体生产线技术实现了撑袋、套袋各工位及故障诊断的协调控制问题。样机试验结果表明：该机装袋速度可达2 000袋/h；菌包密度误差≤±5%；合格率≥99%，对促进木耳产业智能化生产具有支撑作用。