[发明专利]一种基于摩擦性能的软硬相间形貌仿生材料的制备方法

权利要求书

1.一种基于摩擦性能的软硬相间形貌仿生材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、确定弹性模量不同的两种材料的配比；定义弹性模量小的材料为软材料，弹性模量大的材料为硬材料；根据期望的软硬相间形貌仿生材料的材料属性及所需的摩擦系数，软硬材料的配比可根据以下公式计算：

其中，c％为软材料的体积百分比；f为软硬相间仿生材料的摩擦系数；f_s为软材料的摩擦系数，f_h为硬材料的摩擦系数；E_s为软材料的弹性模量；E_h为硬材料的弹性模量；

步骤二、确定弹性模量大的材料的基本体尺寸；根据期望的软硬相间形貌仿生材料具体形式和表面形貌尺寸即可得出；

步骤三、根据步骤一和步骤二得出的弹性模量不同的两种材料的配比和基本体尺寸采用激光加工、3D打印、物理共混的方法制备出软硬相间仿生材料。

2.根据权利要求1所述的一种基于摩擦性能的软硬相间形貌仿生材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述的期望的软硬相间形貌仿生材料的弹性模量大的材料为点状排列，即在弹性模量小的软材料上均匀分布着一系列点状的弹性模量大的硬材料，定义硬材料之间的横向距离为a₁，纵向距离为b₁，根据经验a₁与b₁的范围在1-2mm之间，点状硬材料基本体的半径r的计算方法包含以下步骤：

21)确定软硬材料尺寸与两种材料的配比之间的关系；局部区域内材料的表面积为a₁b₁，软材料的表面积为a₁b₁-πr²；根据表面形貌尺寸的关系，确定软材料的体积百分比，有：

22)计算硬材料基本体的半径；点状硬材料基本体的半径表示为：

3.根据权利要求1所述的一种基于摩擦性能的软硬相间形貌仿生材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述的期望的软硬相间形貌仿生材料为软硬相间条纹状排列，条纹间距为a₂，根据经验a₂的范围在1-2mm之间，条状硬材料基本体的条纹宽度b₂的计算方法包含以下步骤：

31)确定软硬材料尺寸与两种材料的配比之间的关系，根据表面形貌尺寸的关系，确定软材料的体积百分比，有：

32)计算硬材料基本体的宽度，将条状硬材料基本体的条纹宽度表示为：

b₂＝a₂-c％*a₂。

4.根据权利要求1所述的一种基于摩擦性能的软硬相间形貌仿生材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述的期望的软硬相间形貌仿生材料的硬材料为网格状排列，网格间距为a₃，根据经验a₃的范围在1-2mm之间，硬材料基本体的网格宽度的b₃计算方法包含以下步骤：

41)确定软硬材料尺寸与两种材料的配比之间的关系，根据表面形貌尺寸的关系，确定软材料的体积百分比，有：

42)计算硬材料基本体的宽度，可以将硬材料基本体的网格宽度表示为：

b₃＝a₃-sqrt(a₃*a₃-c％a₃*a₃)。

5.根据权利要求1所述的一种基于摩擦性能的软硬相间形貌仿生材料的制备方法，其特征在于，弹性模量不同的两种材料同为高分子材料或金属材料。