仿生亲疏水微磨具

磨削温度降25.8%

仿沙漠甲虫表面结构,把冷却液高效导向磨削区,解决骨科手术中骨组织热坏死难题。

Xianggang, Kong · Zhonghao, Li · Xiaotong, Chen · 杨敏 · Ma, Xiao · Cui, Xin · 刘明政 · 李本凯 · Dambatta, Yusuf Suleiman · Kunpeng, Song · Guang, Wang · Changhe, Li

International Journal of Heat and Mass Transfer 2025

参数信息

对流换热系数提升率
69.0 %
对流换热系数提升率
69.1 %
磨削温度降低率
25.8 %
对流换热系数模型误差
16.4 %

技术优势

冷却液输送更高效

表面亲疏水结合结构模拟沙漠甲虫的集水和定向输运,将液滴捕获并输送到磨削区。

换热系数大幅提升

与传统磨具相比,仿生磨具在150#~300#各粒度下对流换热系数提升54.6%~69.1%,增强冷却效果。

磨削温度显著降低

生物骨微磨削实验中,各粒度磨具的磨削温度降低5.8%~25.8%,有效减少热损伤风险。

理论模型可指导设计

建立了考虑亲疏水结构参数和冷却介质流动状态的对流换热系数模型,误差仅16.4%~17.1%,可用于预测和优化。

应用场景