[发明专利]一种3D打印仿鲨鱼皮磁流体液滴发电机及设计方法

权利要求书

1.一种仿鲨鱼皮3D打印磁流体液滴发电机的制备方法，其特征在于3D打印的鲨鱼皮结构在水下具有低粘附和减阻功能，所述仿鲨鱼皮3D打印磁流体液滴发电机的制备方法包括以下步骤：

步骤一，设计不同参数的鲨鱼皮模型，以光固化树脂为原料，通过光固化打印技术制备具有减阻功能的仿鲨鱼3D打印装置；

步骤二，将制备的3D打印装置表面用乙醇洗涤，洗去鲨鱼皮沟槽内残留的光固化树脂，然后在烘箱中烘干；

步骤三，将清洗后的样品用Plasma亲水处理技术处理15~60min，取出冷却，获得具有减阻和低粘附的鲨鱼皮表面；

步骤四，依次将铜线圈和Nd₂Fe₁₄B磁块整合到3D打印装置内部中，然后用Ecoflex将底部密封，获得仿鲨鱼皮3D打印磁流体液滴发电机；

步骤五，将4个相同的3D打印磁流体液滴发电机以阶梯的形式串联起来，获得Zigzag阶梯式的磁流体纳米发电机；

步骤一中，所述参数包括：不同的沟槽宽、沟槽高、鳞片的面积比、鳞片的倾斜角度、鳞片的水平距离和垂直距离分布；

其中，所述鲨鱼皮沟槽宽度为1μm~1cm，沟槽高度为1μm~1cm，鳞片的面积比为0.1~10、鳞片的倾斜角度0~180°、鳞片的水平分布距离为1μm~1cm和垂直距离分布为1μm~1cm。

2.如权利要求1所述的仿鲨鱼皮3D打印磁流体液滴发电机的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述仿鲨鱼3D打印装置的表面具有鳞片整齐堆叠分布且带有沟槽的鲨鱼皮结构，所述仿鲨鱼3D打印装置的内部能放置铜线圈和磁块。

3.如权利要求1所述的仿鲨鱼皮3D打印磁流体液滴发电机的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述鲨鱼皮的原料根据不同的打印成型方式使用聚乳酸、热塑性塑料、陶瓷材料、石蜡粉末材料、金属材料或光敏树脂中的任意一种；

其中，所述热塑性塑料包括：丙烯腈－丁二烯－苯乙烯ABS、聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS、聚碳酸酯PC、尼龙、尼龙玻纤、聚氨酯PU、聚四氟乙烯PTFE、聚对苯二甲酸乙二醇PET。

4.如权利要求1所述的仿鲨鱼皮3D打印磁流体液滴发电机的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述3D打印装置表面的亲水处理时间为1min~6h。

5.如权利要求1所述的仿鲨鱼皮3D打印磁流体液滴发电机的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述线圈粗细为0.05mm~5mm，线圈匝数为1~10000圈。

6.如权利要求1所述的仿鲨鱼皮3D打印磁流体液滴发电机的制备方法，其特征在于，步骤四中， Nd₂Fe₁₄B磁块的形状为正方体、长方体或圆柱体；Nd₂Fe₁₄B磁粉表面的磁场强度为0.5mT~60mT；

步骤四中，利用液态硅树脂Ecoflex或二甲基硅氧烷将底部密封；其中，所述Ecoflex的型号选自Ecoflex 00-10、Ecoflex 00-20或Ecoflex 00-30中的任意一种或多种组成的混合物。

7.如权利要求1所述的仿鲨鱼皮3D打印磁流体液滴发电机的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述仿鲨鱼皮3D打印磁流体液滴发电机中的磁流体体积为10μL~100mL；所述磁流体在所述仿鲨鱼皮3D打印磁流体液滴发电机上滑动时，将自身的机械能转换成电能。

8.如权利要求1所述的仿鲨鱼皮3D打印磁流体液滴发电机的制备方法，其特征在于，步骤五中，所述仿鲨鱼皮3D打印磁流体液滴发电机的组装形式包括Zigzag阶梯式，平行阶梯式和S形阶梯式；

其中，磁流体在Zigzag阶梯式磁流体液滴发电机上从上往下不断滑动时，将自身机械能转换成电能。

9.一种仿鲨鱼皮3D打印磁流体液滴发电机，其特征在于，所述仿鲨鱼皮3D打印磁流体液滴发电机由权利要求1~8任意一项所述的仿鲨鱼皮3D打印磁流体液滴发电机的制备方法制作。