弹性导热仿生功能表面是一种兼具良好弹性和导热性的复合材料表面,其设计目的是为了解决模仿海豚皮肤的弹性表面在流体压力作用下的变形生热不能及时传导到外界,发生老化使其性能下降的问题,并提高其减阻性能。本文对以具有高导热率的石墨烯为填料,硅橡胶为基料复合而成弹性导热仿生功能表面的材料属性进行了测试分析,并针对弹性导热仿生功能表面作为内流流场壁面工况下的减阻性能和机制进行了研究。弹性导热仿生功能表面与流体间的作用是流-固-热多种物理场相互耦合的复杂关系。依照GB7757、GB528、GB12830等标准,本文对具有不同石墨烯含量的弹性导热仿生功能表面的压缩性能、拉伸性能和剪切性能进行了研究。结果表明,它们弹性模量基本一致,并呈现出高度非线性。通过橡胶电子拉力试验机获得了它们在压缩模式下的滞回曲线,对应变为0.25时的热损耗进行了定量计算,求得了损耗因子,并用动态热机械分析仪对结果进行的验证测试,结果表明石墨烯的含量对弹性导热仿生表面的动态生热能力几乎没有影响。采用热流法导热仪对其导热系数进行了测试,结果表明,石墨烯的填充能够显著提高硅橡胶的导热系数,石墨烯填充量越大,弹性导热仿生功能表面的导热率越大。针对弹性导热仿生功能表面的特点,设计了基于压差测试原理的仿生功能表面内流测试系统。并在测试系统上对具有不同石墨烯含量和厚度的弹性导热仿生功能表面和弹性表面的减阻性能进行了测试。结果表明,流速(雷诺数)对减阻性能有着显著影响,流速越大,减阻性能越好。在相同流速下,石墨烯含量越高,导热系数越大,减租率越高。石墨烯填充量为1.34wt%的弹性导热仿生功能表面在流速为1.5m/s时达到了最大减阻率8.54%,比在相同同流速下弹性表面的减阻率高1.17%。此外,试样的厚度也会对减阻性能产生一定的影响。弹性导热仿生功能表面的减阻主要依靠弹性变形和良好的导热性能来实现。弹性变形能够降低流体边界层的速度梯度,良好的导热性能将弹性变形产生的内热快速传递到流体,使流体边界层温度升高,动力粘度降低,两种因素联合作用实现了减阻功能。可以预见,弹性导热仿生功能表面由于其良好的减阻特性、快速导热性能,从而不易积聚内热,抗老化性能较强,具有良好的工程应用价值。