近日，國家自然科學(xué)基金委工程與材料科學(xué)部在南京召開2019年度重點基金項目結(jié)題驗收會。

經(jīng)過資料審核、項目負(fù)責(zé)人工作匯報、專家提問、討論等環(huán)節(jié)，寧波材料所海洋功能材料團(tuán)隊承擔(dān)的重點基金項目“海洋航行體表面調(diào)控與仿生減阻機(jī)理”，順利通過結(jié)題驗收。這是薛群基院士領(lǐng)導(dǎo)承擔(dān)的第二個減阻研究方向的重點基金項目。繼前一個重點基金結(jié)題獲A類等級評價后，本項目結(jié)題又一次榮獲A類等級評價。 　　　國家自然科學(xué)基金重點基金項目，全國平均每年立項600項左右，重點支持有較好基礎(chǔ)的研究方向或?qū)W科生長點的創(chuàng)新性研究，致力于推動若干重要領(lǐng)域或科學(xué)前沿取得突破。薛群基院士帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊，在減阻領(lǐng)域連續(xù)獲了兩屆國家自然科學(xué)基金的資助。

此次項目于2013年立項，是首項由我所牽頭，和蘭州化物所合作承擔(dān)的國家自然科學(xué)基金重點基金項目。本項目對高雷諾數(shù)下材料的減阻機(jī)理與減阻行為進(jìn)行了研究，并創(chuàng)新性的提出了微渦流減阻效應(yīng)。同時發(fā)展了氣墊穩(wěn)定封存減阻方法、固油復(fù)合減阻體系及有機(jī)無機(jī)復(fù)合柔性減阻材料體系。完善了不同服役條件下的減阻機(jī)理，及減阻材料設(shè)計準(zhǔn)則，使整個研究更具系統(tǒng)性；并且將項目研究成果應(yīng)用于水中航體，為提高航體速度、續(xù)航能力和減少能耗提供了重要理論和技術(shù)支持。

薛群基院士帶領(lǐng)團(tuán)隊經(jīng)過4年的深入研究，取得了一系列重要的研究成果：

一、在國際上首次提出并驗證了在水流體中形成微渦流的減阻效應(yīng)。航行體表面微織構(gòu)通過形成微渦流可有效降低摩擦阻力，微織構(gòu)的尺寸和形狀與流體的雷諾數(shù)相關(guān)；只有特定尺寸和形狀的微織構(gòu)可有效推遲轉(zhuǎn)捩雷諾點；微織構(gòu)和表面分子可產(chǎn)生協(xié)同減阻效應(yīng)。

二、揭示了界面分子作用與壁面滑移對流阻力的影響規(guī)律。主要包括：水接觸角（而非表面能）是決定摩擦阻力的關(guān)鍵因素；表面分子修飾可改變接觸角，實現(xiàn)對摩擦阻力的調(diào)控；通過可逆性地改變表面分子空間排列狀態(tài)，實現(xiàn)對摩擦阻力可逆控制。

三、提出了基于受限交替親疏水調(diào)制結(jié)構(gòu)的設(shè)計思想，實現(xiàn)了穩(wěn)定氣墊減阻效應(yīng)。發(fā)明了親疏水交替微結(jié)構(gòu)減阻方法，利用疏水區(qū)域中均勻布局的親水條帶實現(xiàn)空氣層錨固，提高氣泡逃逸勢能，提高氣墊穩(wěn)定性；設(shè)計的親疏水交替結(jié)構(gòu)材料在大雷諾數(shù)條件下，實現(xiàn)了76.3%的減阻效果。

四、發(fā)展微織構(gòu)-涂層協(xié)同減阻方法，穩(wěn)定的工程應(yīng)用減阻。微織構(gòu)與半固態(tài)減阻膜層復(fù)合，實現(xiàn)30%以上的穩(wěn)定減阻；通過微結(jié)構(gòu)與柔性涂層復(fù)合，實現(xiàn)高速大雷諾數(shù)條件下，20%以上的減阻效果。

五、設(shè)計了工程用減阻涂層蒙皮，在重要型號模型機(jī)上完成了應(yīng)用驗證。在4米長的航行體模型上進(jìn)行的拖曳實驗驗證證明，在2m/s-4m/s的航行速度下，實現(xiàn)了10%的減阻率。

本研究成果所提出的減阻相關(guān)學(xué)術(shù)思想，是對流體減阻的重要貢獻(xiàn)。所發(fā)展的適應(yīng)不同航行條件下的多種減阻技術(shù)，可為航體的設(shè)計提供技術(shù)支持。基于本項目支持，團(tuán)隊中主要研究人員獲國家杰出青年基金、國家萬人計劃領(lǐng)軍人才等計劃支撐。在Science Advances、Advanced Functional Materials、ACS AMI等高水平期刊發(fā)表論文94篇，其中影響因子大于5論文30篇，他引次數(shù)1400多次，申請專利專利15件，授權(quán)8件。

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