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A laser-induced superhydrophobic surface with multiple microstructures for stable drag reduction

阻力 十八烷基三氯氢硅 涂层 材料科学 微观结构 基质(水族馆) 激光器 超疏水涂料 纳米技术 复合材料 接触角 光学 物理 航空航天工程 海洋学 地质学 工程类
作者
J.P. Qu,Pengcheng He,Ruoyu Sun,Kaijun Huang,Jing Zhao,Jiliang Mo
出处
期刊:Surface & Coatings Technology [Elsevier BV]
卷期号:490: 131181-131181 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.surfcoat.2024.131181
摘要

To address the issue of water resistance in ship navigation, we developed a drag-reducing surface based on the microstructure of shark skin and a superhydrophobic coating. First, grooves with various microstructures were fabricated on the substrate surface using laser processing. Then, a mixture of octadecyltrichlorosilane, water, and silica solution was uniformly sprayed onto the grooved substrate surface to achieve superhydrophobicity. To enhance and stabilize the drag reduction effect, we optimized the width and spacing of the grooves by adjusting the laser processing parameters, achieving a high drag reduction rate under various flow conditions. In the Reynolds number range of 2 × 105 to 5 × 105, the drag reduction rate of the superhydrophobic coated surface with grooves reached over 66.57 %, which is an improvement of 7 % to 26.51 % compared to the superhydrophobic coated surface without grooves. Additionally, the oxides accumulated on the ribs after laser ablation can slow down the wear of the superhydrophobic coating, significantly enhancing the surface's mechanical durability. This simple and cost-effective surface provides a new approach for laser preparation of drag-reducing surfaces.
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