技术摘要：
自适应电极壁面微纳凹坑微气泡发生装置及其制作方法，涉及水下航行体主动式减阻技术领域，包括基体和直流电源，所述基体的表面设有电极壁面微纳凹坑，电极壁面微纳凹坑的壁面和基体的上表面均设有溅射金属层，基体的上表面的溅射金属层上覆盖有光刻胶，溅射金属层通过  全部
背景技术：
目前，基于壁面的减阻技术主要有柔性壁减阻、涂层减阻、表面形貌减阻等，其基 本的方法是通过改善壁面的流场环境以达到减小流体和壁面摩擦阻力的目的；而另一种减 阻技术是微气泡减阻，微气泡减阻又可称为气层、气穴减阻，是在物体表面制造气泡以达到 减阻降噪的效果，即通过绕航行器敷设的空气管路上的小孔放出空气，产生弥散得很细的 气幕，该气幕既能有效地减小外壳与水之间的摩擦阻力，又能隔离艇体噪声源向水中的辐 射，从而达到减阻降噪的目的。其原理是利用气泡的小摩阻性和易变形的特点来调节底层 流动结构以减少阻力，微气泡降阻技术有较高的减阻效能及可长时间使用的优势。 目前，微气泡减阻技术大多采用直接通过向水中喷射微气泡的技术，在壁面直接 形成微气泡，但是这种技术需要长时间连续地对航行体表面进行通气，对能源损耗很大。而 同时具有的另一种电解水产生微气泡的技术，生成的微气泡难以在航行体表面稳定地驻 留，特别是没有能够实现微气泡破裂或从凹坑脱落时微气泡的自适应控制，而且难以实现 对微气泡尺寸大小的控制，这些因素对微气泡减阻率有较大的影响。因此亟需发明基于微 气泡自适应控制的主动式微气泡减阻技术，为高性能水下作战兵器的研发突破水中阻力制 约，为高速水下航行器设计提供重要技术基础。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服微气泡减阻技术中存在的微气泡难以稳定驻留以及难以 实现自我补充的问题，提供基于电解NaCl溶液的自适应电极壁面微纳凹坑微气泡发生装置 及其制作方法，以此实现微气泡的工作时的驻留稳定性，实现微气泡减阻。 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案： 自适应电极壁面微纳凹坑微气泡发生装置，包括基体和直流电源，所述基体的表 面设有电极壁面微纳凹坑，电极壁面微纳凹坑的壁面和基体的上表面均设有溅射金属层， 基体的上表面的溅射金属层上覆盖有光刻胶，溅射金属层通过电源导线连接直流电源的负 极。 所述基体采用有机玻璃材料或硅片。 所述电极壁面微纳凹坑呈圆柱形设置。 所述电极壁面微纳凹坑的直径为40～100μm，深度为20～150μm。 所述电极壁面微纳凹坑通过激光打孔形成，且呈均布设置。 所述溅射金属层的金属采用金。 所述光刻胶的厚度为5～10μm。 所述溅射金属层和电源导线连接处覆盖一层500nm厚度的绝缘层。 3 CN 111572705 A 说　明　书 2/4 页 本发明的制作步骤如下： 步骤1)制作电极壁面微纳凹坑：在基体的上表面使用激光打孔形成电极壁面微纳 凹坑； 步骤2)表面有机清洗：采用有机清洗剂对电极壁面微纳凹坑及基体表面进行清 洗； 步骤3)制作溅射金属层：采用金属溅射，在电极壁面微纳凹坑内及基体表面溅射 金属，使得基体上表面及电极壁面微纳凹坑内布满金属，作为电解的负电极； 步骤4)光刻：先在基体的上表面喷上光刻胶，然后采用掩模板遮盖住基体的上表 面，露出覆盖在电极壁面微纳凹坑上的光刻胶，通过紫外线进行曝光，除去电极壁面微纳凹 坑表面的光刻胶； 步骤5)导线连接：将电源导线连接溅射金属层和直流电源的负极。 相对于现有技术，本发明技术方案取得的有益效果是： 1、本发明利用直流电源电解NaCl溶液在电源负极产生气体的特性，电极壁面微纳 凹坑溅射金属金，在溅射的金属金上表面覆盖一层光刻胶，光刻后形成用于电解NaCl溶液 的电极负极，以电解NaCl溶液的方法实现装置表面微气泡破裂或或者从凹坑脱落时，微气 泡的实时补充，实现微气泡反应的自适应控制，解决现有技术下的微气泡难以驻留的问题， 达到稳定持久的减阻效果。 2、与通气形成微气泡减阻技术相比较，本发明不需要长时间连续通气，能源损耗 更少，并且适用于流速低的情况。 3、本发明在微气泡破裂或脱落时，气液界面低于溅射金负极上端时，自动启动电 解电路，及时补充微气泡，而且适用于水上舰船和水下航行体，对航行体的形状也没有限 制。 4、与电解水产生微气泡减阻技术相比，本发明可以稳定地维持微气泡的驻留，可 以增强微气泡减阻的持续性和有效性，更加有利于在实际场景下的应用。 5、本发明可以实现当微气泡破裂或脱落时，自动触发电解电路，实现微气泡的实 时补充，是一种微气泡发生的自适应控制的方式，操作简便，可控性强。 6、本发明可以通过调节电压的高低，来控制微气泡生成的速率，从而减少能源损 耗，有利于实现减阻效果的控制。 7、本发明可以通过调节电极壁面微纳凹坑的直径来控制生成微气泡的直径，从而 提高微气泡减阻的效率。 附图说明 图1为本发明自适应电极壁面微纳凹坑微气泡发生装置的结构示意图； 图2为制作自适应电极壁面微纳凹坑微气泡发生装置的工艺流程图； 图3为本发明的原理示意图之一； 图4为本发明的原理示意图之二。 附图标记：1-水流；2-光刻胶；3-基体；4-电源导线；5-直流电源；6-溅射金负极；7- 电极壁面微纳凹坑；8-微气泡。 4 CN 111572705 A 说　明　书 3/4 页