軟硬相間仿生材料的摩擦過程及減阻機理研究

《軟硬相間仿生材料的摩擦過程及減阻機理研究》是依託吉林大學，由王蜜擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：軟硬相間仿生材料的摩擦過程及減阻機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王蜜
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

“軟—硬”相間結構在生物體中普遍存在，以此為靈感設計的軟硬相間仿生材料表現出了出眾的減阻、耐磨性能。本項目研究軟硬相間仿生材料摩擦性能，以經典的粘著摩擦理論為基礎，結合“軟—硬”相間結構特點，建立軟硬相間仿生材料摩擦過程的數學模型，揭示軟硬相間仿生材料減阻、耐磨機理，探索其摩擦過程的多因素協同影響特點，提出基於摩擦學性能的軟硬相間仿生材料的系統化設計方法，並針對軟硬相間材料特點，套用化學共價共混、3D列印、雷射加工等方法製備軟硬相間仿生材料。擬解決三項關鍵科學問題：建立軟硬相間仿生材料摩擦過程的數學模型，揭示軟硬相間仿生材料減阻、耐磨機理，提出基於摩擦學特性的軟硬相間仿生材料的系統化設計方法。項目研究可以為基於摩擦學特性的軟硬相間仿生材料的製備與套用提供拓展性思路。

結題摘要

根據粘著摩擦理論，結合“軟—硬”相間結構特點，確立軟硬相間仿生材料摩擦過程數學模型，探究軟硬相間仿生材料摩擦機理。軟硬相間仿生材料表面的“軟—硬”相間結構使其摩擦過程較單一材料摩擦過程複雜的多。在粘著的產生階段，軟、硬材料在接觸峰點均會產生粘著，由於軟、硬材料粘著產生與擴展條件不同，會導致載荷的重新分布。最終軟、硬材料粘著會協同產生與協同擴展。在粘著點剪下階段，由於軟、硬材料的粘著情況不同且軟、硬材料被切向力剪斷的條件不同，因此產生的粘著摩擦力也更複雜。本項目探索軟、硬材料之間的協同作用，建立軟硬相間仿生材料摩擦過程數學模型，揭示軟硬相間仿生材料減阻、耐磨機理，並通過摩擦試驗驗證提出理論的準確性。同時建立軟硬相間仿生材料摩擦過程有限元模型，研究摩擦過程中軟硬相間仿生材料的摩擦特點。最終根據提出的摩擦理論及摩擦性能多因素協同影響特點，基於實際工況中對材料摩擦性能的需求，提出軟硬相間仿生材料的系統化設計方法。