CN116494435B - 一种仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼的制备方法及翅脉翅翼 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼的制备方法包括：S1、制备PDMS内层模具；S2、制备PDMS顶层模具；S3、PDMS顶层模具和PDMS内层模具组装；S4、浇筑聚氨酯树脂；S5、将PDMS顶层模具和PDMS内层模具去除；聚氨酯树脂在PDMS内层模具的管道固化的部分，以及第一聚对二氯甲苯薄膜表面，覆盖第二聚对二氯甲苯薄膜，并加热至第一聚对二氯甲苯薄膜和第二聚对二氯甲苯薄膜粘合；将固体蜡底模去除，聚氨酯树脂在PDMS内层模具的管道固化的部分形成翅脉，第一聚对二氯甲苯薄膜和第二聚对二氯甲苯薄膜粘合形成翅翼，得到仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼。本发明选用聚氨酯树脂作为支撑翅脉，在翅翼扑动时能够更好的模拟真实生物蝴蝶飞行时的翅翼柔性形变。
Description
技术领域
本发明涉及仿生扑翼飞行器技术领域，特别是指尤其涉及一种仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼的制备方法及翅脉翅翼。
背景技术
仿生扑翼飞行器是一种通过模仿自然界中的鸟类昆虫等扑动翅翼产生升推力进行飞行的仿生飞行器，在大自然的长期演化过程中，众多飞行生物均进化出了扑动翅翼的飞行方式，并且许多的飞行生物都有着很高的飞行效率，可见扑翼飞行器相比旋翼和固定翼所具有的独特优势。不仅如此，扑翼飞行器由于其仿生性使得其在军事侦察等方面具有十分广阔的应用前景。
仿生扑翼飞行器相比传统的旋翼飞行器和固定翼飞行器在飞行机理分析上有更高的难度，其一原因是仿生扑翼飞行器具有更加复杂的空气动力学特性，还有一原因是自然界中飞行的鸟类昆虫等生物翅翼都有一定的柔性，并且翅翼柔性对扑翼飞行有着很大的影响，由于柔性形变的存在使得飞行生物的翅翼在一个周期内形状时刻都在发生变化。
相比鸟类等翅翼较窄且长的飞行生物的翅翼，自然界中生物蝴蝶翅翼要更宽，其的翅翼具有展弦比较小的特点，并且翅翼上分布着大大小小的翅脉结构，对翅翼起到支撑的作用的同时也控制着蝴蝶翅翼的柔性分布，影响着蝴蝶飞行过程中的生推力。
现有的仿蝴蝶扑翼飞行器如德国Festo的eMotionButterflies等，其翅翼尺寸与真实的生物蝴蝶相比具有明显的差别，并且其翅翼上并没有生物蝴蝶翅翼上所分布的翅脉，其柔性也很难与真实的生物蝴蝶相比，因此现有的仿蝴蝶扑翼机在翅翼方面的仿生性不高。
对于制造真实生物蝴蝶尺寸大小的翅翼，现有可选择的制作方式主要是：使用碳纤维材料制作支撑翅脉并使用塑料薄膜如PET材料的薄膜进行粘连覆膜，或者是使用3D打印技术直接打印出翅翼的支撑翅脉再进行覆膜，但是使用这两种方式制作出的仿生蝴蝶翅翼都存在着一定的问题。
一方面是这两种方法制作出的仿蝴蝶翅翼受限于材料方面的原因刚性都比较大，难以实现高柔性的生物蝴蝶翅翼在扇动翅翼时产生的柔性形变，也就导致使用这种翅翼进行飞行时难以模拟生物蝴蝶的飞行机理。
另一方面是使用碳纤维材料制作翅脉存在着制作难度较大的问题，而3D打印制造翅翼翅脉对打印机出料喷嘴的精细度有着比较高的要求，同时两种方式在制作完成翅脉后进行覆膜时存在精度问题，可能导致翅翼柔性出现偏差。
发明内容
本发明提供了一种仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼的制备方法及翅脉翅翼，以解决现有技术中仿蝴蝶扑翼飞行器的翅翼仿生度不高，仿生扑翼飞行器翅翼制作精度要求高，制作难度大，容易导致翅翼柔性出现偏差，难以实现高柔性的技术问题。
本发明提供的技术方案如下：
本发明的一个目的在于提供一种仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼的制备方法，所述制备方法包括如下方法步骤：
S1、制备PDMS内层模具，包括：
蚀刻硅板，在所述硅板上形成硅板底模；在所述硅板底模内倒入经脱气处理的PDMS液体；
将亚克力板覆盖在所述硅板底模，以及未凝固的液态PDMS的上方，并进行加热至PDMS液体固化；
将所述亚克力板和所述硅板底模，与固化后的PDMS剥离，得到浇筑形成的PDMS内层模具，其中，所述PDMS内层模具包括管道，以及连通所述管道的进料口和排气口；
S2、制备PDMS顶层模具，包括：
在固体蜡表面加工成弯曲弧面形成固体蜡底模；将所述固体蜡底模置于方形槽中，将PDMS液体倒入所述方形槽中；
将所述亚克力板覆盖在所述方形槽，以及未凝固的液态PDMS的上方，并进行加热至PDMS液体固化；
将固体蜡底模与固化后的PDMS剥离，得到PDMS顶层模具；
S3、所述PDMS顶层模具和所述PDMS内层模具组装，包括：
在所述固体蜡底模的弯曲弧面铺设一层第一聚对二氯甲苯薄膜，并在所述亚克力板和所述PDMS顶层模具钻出加注通道和排气通道；
将所述PDMS顶层模具、所述PDMS内层模具，以及铺设所述第一聚对二氯甲苯薄膜的所述固体蜡底模，依次叠放组装在一起；
其中，所述进料口正对所述加注通道，所述排气口正对所述排气通道；
S4、浇筑聚氨酯树脂，包括：
聚氨酯树脂基材和固化液混合；在所述亚克力板表面施加恒定压力，将聚氨酯树脂基材和固化液的混合液由所述加注通道注入，直至混合液充满所述PDMS内层模具的所述管道；静置至聚氨酯树脂固化；
S5、将所述亚克力板、所述PDMS顶层模具和所述PDMS内层模具去除，剪裁掉聚氨酯树脂在所述加注通道和所述排气通道固化的部分；
使用氧等离子体处理聚氨酯树脂在所述PDMS内层模具的所述管道固化的部分，以及使用氧等离子体处理所述第一聚对二氯甲苯薄膜；
聚氨酯树脂在所述PDMS内层模具的所述管道固化的部分，以及所述第一聚对二氯甲苯薄膜表面，覆盖第二聚对二氯甲苯薄膜，并加热至所述第一聚对二氯甲苯薄膜和所述第二聚对二氯甲苯薄膜粘合；
将所述固体蜡底模去除，聚氨酯树脂在所述PDMS内层模具的所述管道固化的部分形成翅脉，所述第一聚对二氯甲苯薄膜和所述第二聚对二氯甲苯薄膜粘合形成翅翼，得到仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼。
在一个较佳的实施例中，在步骤S1中，使用干法蚀刻的方式，利用电感耦合等离子体刻蚀机通入八氟环丁烷等离子体蚀刻所述硅板；
PDMS液体固化时，加热温度为80℃，加热时间为60分钟。
在一个较佳的实施例中，所述硅板的厚度至少大于500um。
在一个较佳的实施例中，在步骤S2中，使用数控铣床在固体蜡表面加工成弯曲弧面；
PDMS液体固化时，加热温度为80℃，加热时间为60分钟。
在一个较佳的实施例中，在步骤S3中，在所述固体蜡底模的弯曲弧面铺设的所述第一聚对二氯甲苯薄膜厚度为10um至30um，并且使用氧等离子体对所述第一聚对二氯甲苯薄膜处理30s。
在一个较佳的实施例中，在步骤S4中，聚氨酯树脂基材和固化液的混合液，充满所述PDMS内层模具的所述管道后，静置20min至聚氨酯树脂固化。
在一个较佳的实施例中，在步骤S4中，在所述亚克力板表面施加恒定压力，单位面积上的压强至少为0.2Mpa。
在一个较佳的实施例中，在步骤S5中，使用氧等离子体处理聚氨酯树脂在所述PDMS内层模具的所述管道固化的部分30s，以及使用氧等离子体处理第一聚对二氯甲苯薄膜30s；
聚氨酯树脂在所述PDMS内层模具的所述管道固化的部分，以及所述第一聚对二氯甲苯薄膜表面，覆盖的所述第二聚对二氯甲苯薄膜的厚度为10um至30um。
在一个较佳的实施例中，聚氨酯树脂在所述PDMS内层模具的所述管道固化的部分，以及所述第一聚对二氯甲苯薄膜表面，覆盖所述第二聚对二氯甲苯薄膜后，
加热温度为50℃，加热时间为5min，使所述第一聚对二氯甲苯薄膜和所述第二聚对二氯甲苯薄膜粘合。
本发明的另一个目的在于提供一种仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼，所述翅脉翅翼使用本发明提供的一种仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼的制备方法制备，包括：前翅和后翅，
所述前翅包括聚氨酯树脂形成的前翅翅脉，以及第一聚对二氯甲苯薄膜和第二聚对二氯甲苯薄膜粘合形成的前翅翅翼；
所述后翅包括聚氨酯树脂形成的后翅翅脉，以及第一聚对二氯甲苯薄膜和第二聚对二氯甲苯薄膜粘合形成的后翅翅翼。
本发明上述技术方案，与现有技术相比至少具有如下有益效果：
本发明提供一种仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼的制备方法及翅脉翅翼，仿蝴蝶翅脉的分布能够使翅翼在扑动时产生的柔性形变更加符合蝴蝶飞行时的翅翼形变，从而使设计出的仿蝴蝶翅翼能够实现更高仿生度地模拟蝴蝶飞行中的空气动力学特征。
本发明提供一种仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼的制备方法及翅脉翅翼，加工设备精度要求较低，制备工序较为简单，实现一体成型的翅脉制备，不需要进行复杂的粘连处理。在制备出翅翼的加工模具之后能够极大缩短翅翼制造的流程，只需要使用聚氨酯树脂进行浇筑等待凝固，而不需要高精度设备进行切割，极大精简了翅翼制备工艺，适用于批量加工仿生蝴蝶翅翼，同时使用模具进行加工的方式可以保证每次制作的翅翼具有相同的尺寸和翼面的平整度，使翅翼加工具有更好的复现性。
本发明提供一种仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼的制备方法及翅脉翅翼，选用聚氨酯树脂作为支撑翅脉，加工出的仿蝴蝶翅翼具有更高的柔性，在翅翼扑动时能够更好的模拟真实生物蝴蝶飞行时的翅翼柔性形变，使仿生扑翼飞行器能够以与生物蝴蝶更相似的方式产生升推力。
本发明提供一种仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼的制备方法及翅脉翅翼，加工出的翅翼是具有真实生物蝴蝶翅翼弧度的仿生翅翼。相较于传统的翅翼制备方法中具有弧面结构的翅翼只出现于较大型的翅翼上，小型仿生翅翼难以在保证翅翼柔性和重量的前提下加工出弧面结构，本发明翅翼制备可以使用具有弧度的底层模具，从而可以在保证翅翼柔性和重量的前提下实现具有弯曲弧度的仿生蝴蝶翅翼的的加工，模拟真实生物蝴蝶的翅翼弧度，实现更高的仿生程度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼的制备方法的流程图。
图2是本发明一种仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
需要说明的是，本发明中使用的“上”、“下”、“左”、“右”“前”“后”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
如图1所示本发明一种仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼的制备方法的流程图，根据本发明的实施例，提供一种仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼的制备方法，包括如下方法步骤：
步骤S1、制备PDMS内层模具4。
蚀刻硅板，在硅板上形成硅板底模1；在硅板底模1内倒入经脱气处理的PDMS(聚二甲基硅氧烷)液体2。
本发明硅板的厚度至少大于500um，尺寸至少需要能够覆盖生物蝴蝶的翅翼大小。具体地，以1mm厚尺寸为5英寸的硅板作为原材料，使用干法蚀刻的方式，利用电感耦合等离子体刻蚀机(ICP-RIE)通入八氟环丁烷等离子体蚀刻硅板，在硅板上形成硅板底模1。
将亚克力板3覆盖在硅板底模1，以及未凝固的液态PDMS的上方，并进行加热至PDMS液体2固化。具体地，PDMS液体2固化时，使用烘箱进行加热，加热温度为80℃，加热时间为60分钟。
将亚克力板3和硅板底模1，与固化后的PDMS剥离，得到浇筑形成的PDMS内层模具4，其中，PDMS内层模具4包括管道401，以及连通管道401的进料口402和排气口403。
应当理解，为了实现制备的PDMS内层模具4具有管道401，以及连通管道401的进料口402和排气口403，对硅板蚀刻形成的硅板底模1应当为具有浇筑形成PDMS内层模具4管道401、进料口402和排气口403的模具。
本发明的实施例中，PDMS内层模具4的管道401用于浇筑聚氨酯树脂形成生物蝴蝶的翅脉，管道401根据生物蝴蝶的翅脉形状进行设计。进料口402，用于加注聚氨酯树脂，排气口403，用于排出管道401内多余的气体。具体的聚氨酯树脂浇筑过程下文中阐述。
步骤S2、制备PDMS顶层模具。
在固体蜡5表面加工成弯曲弧面6形成固体蜡底模7。将固体蜡底模7置于方形槽中，将PDMS液体2倒入方形槽中。
具体地，使用数控铣床在固体蜡5表面加工成弯曲弧面6，弯曲弧面6根据所生物蝴蝶的具体翅翼弯曲弧度进行设计。在一些实施例中，若不需要加工弯曲弧面6的仿蝴蝶翅翼也可以直接使用平面的固体蜡5作为底层模具而不进行铣床加工。
方形槽的长度和宽度与固体蜡底模7的长度和宽度相同，方形槽的高度稍高于固体蜡底模7的高度。
将亚克力板3覆盖在方形槽，以及未凝固的液态PDMS的上方，并进行加热至PDMS液体2固化。将固体蜡底模7与固化后的PDMS剥离，得到PDMS顶层模具8。
具体地，PDMS液体固化时，使用烘箱进行加热，加热温度为80℃，加热时间为60分钟，等待PDMS顶层模具8固化后将其与固体蜡底模7分离。
步骤S3、PDMS顶层模具8和PDMS内层模具4组装。
在固体蜡底模7的弯曲弧面6铺设一层第一聚对二氯甲苯薄膜9，并在亚克力板3和PDMS顶层模具8钻出加注通道10和排气通道11。
在一个实施例中，在步骤S2中，PDMS顶层模具8与亚克力板3不进行剥离，以方便在亚克力板3和PDMS顶层模具8同时钻出加注通道10和排气通道11。在另一个实施例中，在步骤S2中，PDMS顶层模具8与亚克力板3剥离，亚克力板3和PDMS顶层模具8分别单独钻出加注通道10和排气通道11。
本发明的实施例中，在固体蜡底模7的弯曲弧面铺设的第一聚对二氯甲苯薄膜9厚度为10um至30um，并且使用氧等离子体对第一聚对二氯甲苯薄膜9处理30s，以保证第一聚对二氯甲苯薄膜9与后续浇筑的聚氨酯树脂之间的粘附性。
制作过程中第一聚对二氯甲苯薄膜9厚度至少为10μm以其强度能够进行扑动而不仿生断裂，最厚为30μm以防止制作出的仿蝴蝶翅翼刚度和重量过大影响仿生性。
在一个优选的实施例中，第一聚对二氯甲苯薄膜9的厚度为10um。
在固体蜡底模7的弯曲弧面铺设的第一聚对二氯甲苯薄膜9后，将PDMS顶层模具8、PDMS内层模具4，以及铺设第一聚对二氯甲苯薄膜9的固体蜡底模7，依次叠放组装在一起。PDMS内层模具4的进料口402正对加注通道10，排气口403正对排气通道11。
步骤S4、浇筑聚氨酯树脂。
聚氨酯树脂基材和固化液混合；在亚克力板3表面施加恒定压力，将聚氨酯树脂基材和固化液的混合液12由加注通道10注入，直至混合液12充满PDMS内层模具4的管道401，静置至聚氨酯树脂固化。
浇筑过程中，聚氨酯树脂基材和固化液的混合液12由加注通道10注入，经进料口402进入PDMS内层模具4的管道401，PDMS内层模具4的管道401内多余的气体经排气口403和排气通道11排出。
根据本发明的实施例，聚氨酯树脂基材和固化液的混合液12，充满PDMS内层模具4的管道401后，静置20min至聚氨酯树脂固化。浇筑时为了防止聚氨酯树脂基材和固化液的混合液12从侧面溢出，在亚克力板3表面施加恒定压力，将亚克力板3表面的压力根据面积设置，单位面积上的压强至少为0.2Mpa。进一步地，使用机器向亚克力板3施加400N的恒定压力。
步骤S5、制备仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼。
将亚克力板3、PDMS顶层模具8和PDMS内层模具4去除，剪裁掉聚氨酯树脂在加注通道10和排气通道11固化的部分。
使用氧等离子体处理聚氨酯树脂在PDMS内层模具4的管道401固化的部分，以及使用氧等离子体处理第一聚对二氯甲苯薄膜9。
具体地，使用氧等离子体处理聚氨酯树脂在PDMS内层模具4的管道401固化的部分的时间为30s，以及使用氧等离子体处理第一聚对二氯甲苯薄膜9的时间为30s，以保证第一聚对二氯甲苯薄膜9、聚氨酯树脂在PDMS内层模具4的管道401固化的部分，与后续覆盖的第二聚对二氯甲苯薄膜13之间的粘附性。
聚氨酯树脂在PDMS内层模具4的管道401固化的部分，以及第一聚对二氯甲苯薄膜9表面，覆盖第二聚对二氯甲苯薄膜13，并加热至第一聚对二氯甲苯薄膜9和第二聚对二氯甲苯薄膜13粘合。
本发明的实施例中，聚氨酯树脂在PDMS内层模具4的管道401固化的部分，以及第一聚对二氯甲苯薄膜9表面，覆盖的第二聚对二氯甲苯薄膜13的厚度为10um至30um。
制作过程中第二聚对二氯甲苯薄膜13厚度至少为10μm以其强度能够进行扑动而不仿生断裂，最厚为30μm以防止制作出的仿蝴蝶翅翼刚度和重量过大影响仿生性。
在一个优选的实施例中，第二聚对二氯甲苯薄膜13的厚度为10um。
本发明的实施例中，聚氨酯树脂在PDMS内层模具4的管道401固化的部分，以及第一聚对二氯甲苯薄膜9表面，覆盖第二聚对二氯甲苯薄膜13后，使用烘箱进行加热，加热温度为50℃，加热时间为5min，使第一聚对二氯甲苯薄膜9和第二聚对二氯甲苯薄膜13粘合，并且使第一聚对二氯甲苯薄膜9和第二聚对二氯甲苯薄膜13与聚氨酯树脂在PDMS内层模具4的管道401固化的部分粘连在一起。
第一聚对二氯甲苯薄膜9和第二聚对二氯甲苯薄膜13粘合后，冷却一段时间，将固体蜡底模7去除并剪裁掉多余的部分。聚氨酯树脂在PDMS内层模具4的管道401固化的部分形成翅脉1401，第一聚对二氯甲苯薄膜9和第二聚对二氯甲苯薄膜13粘合形成翅翼，得到仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼14。
本发明制备的仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼由三层材料构成：底层和顶层是构成仿蝴蝶翅翼的第一聚对二氯甲苯薄膜9和第二聚对二氯甲苯薄膜13，两层聚对二氯甲苯薄膜中间夹合着一层由聚氨酯树脂材料的仿生翅脉1401。本发明的实施例中翅脉的结构设计仿照的是粉蝶科蝴蝶的翅脉。
如图2所示本发明一种仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼的结构示意图，根据本发明的实施例，提供一种仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼，使用本发明提供的一种仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼的制备方法制备，仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼14包括：前翅141和后翅142。
前翅141包括聚氨酯树脂形成的前翅翅脉1412，以及第一聚对二氯甲苯薄膜9和第二聚对二氯甲苯薄膜13粘合形成的前翅翅翼1411。
后翅142包括聚氨酯树脂形成的后翅翅脉1422，以及第一聚对二氯甲苯薄膜9和第二聚对二氯甲苯薄膜13粘合形成的后翅翅翼1421。
仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼14具有仿生翅脉分布的人造蝴蝶翅翼的前翅141和后翅142两部分，前后翅两片独立并分离，前后翅有不同的翅翼形状和翅脉结构。
本发明仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼14包括：由聚氨酯树脂和聚对二氯甲苯膜制成的具有弯曲弧面的柔性仿蝴蝶翅翼的前翅141和后翅142。前翅141和后翅142的翅翼由上下两层的聚对二氯甲苯膜覆盖互相粘合形成翅翼表面膜，两层翼面薄膜之间夹有聚氨酯树脂浇筑固化形成柔性翅脉。翅脉和翅翼表面膜在树脂固化后粘合在一起。
本发明通过模仿自然界中粉蝶科蝴蝶的翅脉翅翼，设计出了仿生翅翼的柔性翅脉方案，在起到支撑翅翼结构的同时使仿生翅翼在上下扑动的过程中能够产生和自然界中蝴蝶相似的柔性形变，并且通过加工具有真实生物蝴蝶翅翼弧度的模具，使得制作出的仿蝴蝶翅翼不同于传统方法制作出的平面翅翼，而是具有一定的弯曲弧度的翅翼，最终使得仿生翅翼在扑动时能够模拟真实生物蝴蝶在飞行中的气动特性，使得仿蝴蝶扑翼飞行器在飞行中产生和自然界生物蝴蝶相似的升推力，增加了仿蝴蝶扑翼飞行器的仿生度。
有以下几点需要说明：
(1)本发明实施例附图只涉及到与本发明实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
(2)为了清晰起见，在用于描述本发明的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。
(3)在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下方法步骤：
S1、制备PDMS内层模具，包括：
蚀刻硅板，在所述硅板上形成硅板底模；在所述硅板底模内倒入经脱气处理的PDMS液体；
将亚克力板覆盖在所述硅板底模，以及未凝固的液态PDMS的上方，并进行加热至PDMS液体固化；
将所述亚克力板和所述硅板底模，与固化后的PDMS剥离，得到浇筑形成的PDMS内层模具，其中，所述PDMS内层模具包括管道，以及连通所述管道的进料口和排气口；
S2、制备PDMS顶层模具，包括：
在固体蜡表面加工成弯曲弧面形成固体蜡底模；将所述固体蜡底模置于方形槽中，将PDMS液体倒入所述方形槽中；
将所述亚克力板覆盖在所述方形槽，以及未凝固的液态PDMS的上方，并进行加热至PDMS液体固化；
将固体蜡底模与固化后的PDMS剥离，得到PDMS顶层模具；
S3、所述PDMS顶层模具和所述PDMS内层模具组装，包括：
在所述固体蜡底模的弯曲弧面铺设一层第一聚对二氯甲苯薄膜，并在所述亚克力板和所述PDMS顶层模具钻出加注通道和排气通道；
将所述PDMS顶层模具、所述PDMS内层模具，以及铺设所述第一聚对二氯甲苯薄膜的所述固体蜡底模，依次叠放组装在一起；
其中，所述进料口正对所述加注通道，所述排气口正对所述排气通道；
S4、浇筑聚氨酯树脂，包括：
聚氨酯树脂基材和固化液混合；在所述亚克力板表面施加恒定压力，将聚氨酯树脂基材和固化液的混合液由所述加注通道注入，直至混合液充满所述PDMS内层模具的所述管道；静置至聚氨酯树脂固化；
S5、将所述亚克力板、所述PDMS顶层模具和所述PDMS内层模具去除，剪裁掉聚氨酯树脂在所述加注通道和所述排气通道固化的部分；
使用氧等离子体处理聚氨酯树脂在所述PDMS内层模具的所述管道固化的部分，以及使用氧等离子体处理所述第一聚对二氯甲苯薄膜；
聚氨酯树脂在所述PDMS内层模具的所述管道固化的部分，以及所述第一聚对二氯甲苯薄膜表面，覆盖第二聚对二氯甲苯薄膜，并加热至所述第一聚对二氯甲苯薄膜和所述第二聚对二氯甲苯薄膜粘合；
将所述固体蜡底模去除，聚氨酯树脂在所述PDMS内层模具的所述管道固化的部分形成翅脉，所述第一聚对二氯甲苯薄膜和所述第二聚对二氯甲苯薄膜粘合形成翅翼，得到仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，使用干法蚀刻的方式，利用电感耦合等离子体刻蚀机通入八氟环丁烷等离子体蚀刻所述硅板；
PDMS液体固化时，加热温度为80℃，加热时间为60分钟。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述硅板的厚度大于500um。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，使用数控铣床在固体蜡表面加工成弯曲弧面；
PDMS液体固化时，加热温度为80℃，加热时间为60分钟。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，在所述固体蜡底模的弯曲弧面铺设的所述第一聚对二氯甲苯薄膜厚度为10um至30um，并且使用氧等离子体对所述第一聚对二氯甲苯薄膜处理30s。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，聚氨酯树脂基材和固化液的混合液，充满所述PDMS内层模具的所述管道后，静置20min至聚氨酯树脂固化。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，在所述亚克力板表面施加恒定压力，单位面积上的压强至少为0.2Mpa。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S5中，使用氧等离子体处理聚氨酯树脂在所述PDMS内层模具的所述管道固化的部分30s，以及使用氧等离子体处理第一聚对二氯甲苯薄膜30s；
聚氨酯树脂在所述PDMS内层模具的所述管道固化的部分，以及所述第一聚对二氯甲苯薄膜表面，覆盖的所述第二聚对二氯甲苯薄膜的厚度为10um至30um。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，聚氨酯树脂在所述PDMS内层模具的所述管道固化的部分，以及所述第一聚对二氯甲苯薄膜表面，覆盖所述第二聚对二氯甲苯薄膜后，
加热温度为50℃，加热时间为5min，使所述第一聚对二氯甲苯薄膜和所述第二聚对二氯甲苯薄膜粘合。
10.一种仿蝴蝶弧面柔性翅脉翅翼，其特征在于，所述翅脉翅翼使用权利要求1至9中任一权利要求所述的制备方法制备，包括：前翅和后翅，
所述前翅包括聚氨酯树脂形成的前翅翅脉，以及第一聚对二氯甲苯薄膜和第二聚对二氯甲苯薄膜粘合形成的前翅翅翼；
所述后翅包括聚氨酯树脂形成的后翅翅脉，以及第一聚对二氯甲苯薄膜和第二聚对二氯甲苯薄膜粘合形成的后翅翅翼。
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