● 摘要
节能环保是当今社会的主题。在大自然中，为了适应自然环境，生物在长时间的进化中获得了某些可以减少自身能量消耗的能力，例如鲨鱼具有特殊的表面形貌，其可以大大减少游动时候的阻力，减少自身的能量消耗。目前生物特殊表面形貌结构的优异功能特性得到了越来越多学者的关注。但是现有的生物微纳表面制造方法只能制造小面积的样品，在工程实际中很难应用。本文以仿生微纳表面为切入点，研究工程实际中可连续大面积制造微纳结构表面的方法和工艺。
本文以紫外光快速成型技术为基础，对大面积仿生微纳表面的制造工艺进行了研究。通过对模板材料和紫外光固化材料的特性进行讨论分析，选择了合适的模板和固化材料，并且对模板表面适当地进行改性处理，解决了模板与固化材料之间脱模问题。本文还利用固化材料随内部气体挥发缩小的特性，以鲨鱼皮为样板，实现了鲨鱼皮等比例缩小的构想，扩展了鲨鱼皮减阻的最优速度域。本文还实现了无缝连续模板的制造，为连续大面积辊涂装置设计打下了基础。
为了实现大面积仿生微纳表面的制造，以仿生微沟槽形貌为例，本文在连续无缝模板的基础上，设计了用于连续滚压制造的微形貌的滚压机构，用于研究大面积成型表面的制造工艺。通过分析成型过程中的主要影响因素，确定了在加工过程中保证形貌厚度一致、边缘整齐的方法。最终对大面积制造的微纳表面的沟槽机构复制精度，成型表面的均一性进行了评价，分析了成型均一度误差的主要来源，并提出了减小误差的方法。
此外，本文在微米表面结构的基础上，尝试利用表面光接枝的方法制造了纳米长链的界面，并且搭建了表面光接枝工艺的实验平台，研究了影响纳米界面厚度的工艺参数。同时，本文对表面纳米界面层进行了表征，并大面积制造了表面具有纳米长链的界面层。