近日，机械工程学院表面工程团队仿生组在TOP期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》（影响因子10.383）发表论文“Coupled Bionic Drag-Reducing Surface Covered by Conical Protrusions and Elastic Layer Inspired from Pufferfish Skin”，是学院首次以第一单位在该顶级刊物上发表的高影响因子论文。仿生组青年博士冯晓明副教授为第一作者，硕士研究生范东亮为共同第一作者，导师田桂中教授为通讯作者。
受河鲀体刺和弹性皮肤的启发，提出了一种由刚性基座、圆锥状突起和柔性表层组成的仿河鲀柔性复合减阻样件（CPES）。在层流中，弹性的锥形突起结构和润湿性共同影响CPES 表面的减阻性能（7-8%），即界面产生滑移以减少粘性阻力；在湍流中，CPES 仿生表面表现出11.5-17.5%的减阻性能，其减阻机制简述如下：(i) 作为涡旋发生器的锥形突起增加了涡旋数量和尾流效应，促使低条带流体更快流动，减少粘性阻力； (ii) 锥形突起破坏并提升大尺度涡旋，从而产生许多低能量的小尺度涡旋，有效地削弱了扰动和动量交换。经过砂纸磨损和水流侵蚀测试，弹性层在铜基材上表现出高附着力和稳定性，该成果为水下减阻表面设计提供了新途径。
同期，针对自修复超疏水表面存在修复时间过长等问题，仿生组开发一种具有超快（30秒内）自修复性的超疏水表面，能够在水下环境中减小阻力。该成果“Ultrafast Self-Healing Superhydrophobic Surface for Underwater Drag Reduction”发表于TOP期刊《Langmuir》上（影响因子4.331），研究发现具有多孔结构的超疏水表面减阻率可以达到76%，特别是平均孔径为50mm的多孔结构在水下空气层实验中显示较好的稳定性，将为超疏水表面的大规模水下减阻应用带来启示。
此前，该小组已在TOP期刊《Nanoscale》（影响因子8.307）上发表题为“Recent advances in bioinspired superhydrophobic ice-proof surfaces: challenges and prospects”的综述论文。上述成果均得到了国家自然科学基金青年项目（52005227）和江苏省高校自然科学研究面上项目（20KJB410003）的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.2c08513
https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.2c01566
https://doi.org/10.1039/D2NR00964A
