[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

说明书

本发明属于磁流体发电机技术领域，公开了一种仿鲨鱼皮3D打印磁流体液滴发电机及制备方法，设计鲨鱼皮模型，通过光固化打印技术制备仿鲨鱼3D打印装置；将制备的3D打印装置表面用乙醇洗涤，烘干；将清洗后的样品进行亲水处理，冷却，获得鲨鱼皮表面；依次将铜线圈和Nd₂Fe₁₄B磁块整合到3D打印装置内部，用Ecoflex将底部密封，获得仿鲨鱼皮3D打印磁流体液滴发电机；将4个相同的3D打印磁流体液滴发电机串联起来，获得Zigzag阶梯式的磁流体纳米发电机。本发明的磁流体发电装置表面基于鲨鱼皮结构的低粘附和减阻能力，能够降低磁流体液滴在固体表面的粘附力和滑动阻力，提高磁流体发电机的发电效率。

技术领域

本发明属于磁流体发电机技术领域，尤其涉及一种仿鲨鱼皮3D打印磁流体液滴发电机及设计方法。

背景技术

近年来，将机械能转化为电能无疑是一种极具前景的可持续能源，引起了广泛的关注。在各种转换方法中，磁电转化方法已被证明是有非常有效的，并稳定地应用于我们的日常生活超过150年。然而，目前的磁电转换装置大都是硬质和沉重的装置，难以携带且应用非常有限，如大部分应用局限在大型的发电厂。此外，目前磁电转换装置的制备方法复杂，且需要金属铁等贵重的材料，导致昂贵的生产成本。开发一种轻便、小巧、便携且廉价的磁电转换装置仍然是一个挑战。磁流体是一种既具有液体的流动性又具有超顺磁性质的悬浮液，已经被用于收集人体运动能、振荡热管热能、振动能等。然而，当前的磁流体发电装置不仅需要大量的磁流体，而且往往会粘附在固体表面，产生残留的污染以及逐渐减少的电输出。因此，减少磁流体的用量，降低流体在固体表面的残留和提高磁流体发电机的效率是磁流体发电机的重点和难点。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

目前的磁电转换装置大都是硬质和沉重的装置，难以携带且应用非常有限。

目前磁电转换装置的制备方法复杂，且需要金属铁等贵重的材料，导致昂贵的生产成本。

当前的磁流体发电装置不仅需要大量的磁流体，而且磁流体往往会粘附在固体表面，产生残留的污染以及逐渐减少的电输出。

解决以上问题及缺陷的难度为：

如何利用目前快速发展的增材制造技术来降低磁流体发电装置的重量和造价昂贵等问题。

如何利用3D打印技术制备表面具有低粘附和减阻功能的结构。

解决以上问题及缺陷的意义为：

3D打印制备的鲨鱼皮表面能显著降低磁流体在固体表面的粘附力，大大增强了其电输出的能力，有着广阔的商业化前景。

该项技术使用的是可大规模制造的3D打印技术，使用的原料为廉价的光敏树脂，不仅可以大幅度降低目前磁流体发电装置的生产成本，还可以制备轻便、小巧、便携的磁流体发电装置。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种仿鲨鱼皮3D打印磁流体液滴发电机及设计方法，旨在解决磁流体在固体表面的粘附导致磁流体发电机中磁流体用量大、发电效率低，和装置昂贵的问题。

本发明是这样实现的，一种仿鲨鱼皮3D打印磁流体液滴发电机的制备方法，打印的鲨鱼皮结构在水下具有低粘附和减阻功能，包括以下步骤：

步骤一，通过软件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，获得具有低粘附和减阻的鲨鱼皮表面；