走進(jìn)仿生摩擦學(xué)世界課件

走進(jìn)仿生摩擦學(xué)世界12022/11/1走進(jìn)仿生摩擦學(xué)世界12022/10/2301020304目錄仿生摩擦學(xué)簡(jiǎn)介仿生摩擦學(xué)分類仿生摩擦學(xué)重要研究進(jìn)展仿生摩擦學(xué)展望22022/11/101020304目錄仿生摩擦學(xué)簡(jiǎn)介仿生摩擦學(xué)分類仿生摩擦學(xué)重32022/11/132022/10/2342022/11/142022/10/23

隨著仿生技術(shù)的發(fā)展，尤其是生物摩擦學(xué)研究的深入，以及醫(yī)學(xué)生物技術(shù)、材料科學(xué)的快速發(fā)展，人們萌生了利用仿生學(xué)原理，將天然生物系統(tǒng)的優(yōu)異摩擦學(xué)特性進(jìn)行移植模仿，并為人類所利用的想法，從而促進(jìn)了仿生摩擦學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展。52022/11/1隨著仿生技術(shù)的發(fā)展，尤其是生物摩擦學(xué)研究的深入，以定義1.仿生摩擦學(xué)簡(jiǎn)介運(yùn)用仿生學(xué)原理，通過(guò)對(duì)生物系統(tǒng)的減摩、抗黏附、增摩、抗磨損及高效潤(rùn)滑機(jī)理的研究，從幾何、物理、材料等角度借鑒生物系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)和創(chuàng)成規(guī)律，來(lái)研究、發(fā)展和提升工程摩擦副的摩擦學(xué)性能。

以具有優(yōu)異摩擦學(xué)特性的天然生物體的結(jié)構(gòu)、材料、性狀、原理、行為為創(chuàng)新源泉，通過(guò)對(duì)天然生物系統(tǒng)的模擬進(jìn)而創(chuàng)造新摩擦學(xué)技術(shù)系統(tǒng)或研制摩擦學(xué)新材料。

基本思想62022/11/1定義1.仿生摩擦學(xué)簡(jiǎn)介運(yùn)用仿生學(xué)原理，通過(guò)對(duì)生物系2.仿生摩擦學(xué)分類仿生摩擦學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成摩擦學(xué)功能摩擦學(xué)材料仿生摩擦學(xué)表面形態(tài)仿生仿生復(fù)合摩擦學(xué)材料仿生涂層仿生潤(rùn)滑材料非光滑幾何表面形態(tài)仿生柔性非光滑仿生仿生耐磨形態(tài)仿生減摩及脫附仿生增摩及吸附仿生耐磨材料仿生潤(rùn)滑72022/11/12.仿生摩擦學(xué)分類仿生摩擦學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成摩擦學(xué)功能摩擦學(xué)材料仿生3.仿生摩擦學(xué)重要研究進(jìn)展3.1仿生減摩及脫附

光合作用是植物生長(zhǎng)的能量-質(zhì)量轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，葉子是光合作用的器官，光合作用通過(guò)葉子上的氣孔進(jìn)行，因此保持葉子的潔凈對(duì)植物生長(zhǎng)至關(guān)重要。82022/11/13.仿生摩擦學(xué)重要研究進(jìn)展3.1仿生減摩及脫附超疏水表面荷葉表面上有許多微小的突起的“小山包”，平均大小約為10微米，平均間距約為12微米。在山包上面長(zhǎng)滿絨毛在“山包”頂又長(zhǎng)出一個(gè)饅頭狀的“碉堡”凸頂。荷葉表面形貌植物的自我清潔功能源于葉子表面超常的疏水性,科學(xué)家通過(guò)對(duì)荷葉的表面進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)荷葉表面結(jié)構(gòu)是介于微米-納米尺度的三維表面結(jié)構(gòu)。在超高解析度電子顯微鏡可以清晰看到：92022/11/1超疏水表面荷葉表面上有許多微小的突起的“小山包”，平均大小約研究發(fā)現(xiàn)荷葉的結(jié)構(gòu)通常會(huì)使得落到葉面上的水與葉面的接觸角會(huì)大于140度。

所以只要葉面稍微傾斜，水珠就會(huì)滾落葉面。當(dāng)水滴從荷葉上滾動(dòng)時(shí)便將污染物顆粒帶走。因此形成降雨即可自清潔的表面,稱這種現(xiàn)象為“荷葉效應(yīng)”。102022/11/1研究發(fā)現(xiàn)荷葉的結(jié)構(gòu)通常會(huì)使得落到葉面上的水與葉面防水卷材防水布料具有防污防水能力的人造材料，如紡織材料、建筑材料。不粘鍋其工藝技術(shù)：從在金屬表面涂一層疏水性的物質(zhì)特氟龍到現(xiàn)在非常先的鉆石滲透技術(shù)。水垢清除材料：將材料表面做成類似荷葉表面使水垢不能在材料表面生成。112022/11/1防水卷材防水布料具有防污防水能力的人造材料，如紡織材料、建筑3.2仿生增摩及吸附自然界中腳掌對(duì)地面的附著對(duì)陸上動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)至關(guān)重要.像螞蟻、蒼蠅、蜜蜂、蝗蟲(chóng)、甲蟲(chóng)、蜘蛛和壁虎等動(dòng)物那樣能在各種各樣的表面上的進(jìn)行行走，科學(xué)家通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)動(dòng)物驅(qū)動(dòng)腳掌都具有剛毛結(jié)構(gòu)。（a)甲蟲(chóng)(b)蒼蠅(c)蜘蛛(d)壁虎動(dòng)物足底剛毛結(jié)構(gòu)122022/11/13.2仿生增摩及吸附自然界中腳掌對(duì)地面的附著對(duì)陸上德國(guó)大陸集團(tuán)根據(jù)貓和獵豹腳掌的防滑附著機(jī)制，設(shè)計(jì)出著地壓力分布更加均勻，有更強(qiáng)的抓地力的輪胎。這種輪胎能有效增加與地面的摩擦力，在車輛制動(dòng)時(shí)，就可以提供最大可能的地面摩擦力，進(jìn)一步保證了在潮濕和干燥地面上有更短的制動(dòng)距離，能確保乘客的安全。132022/11/1德國(guó)大陸集團(tuán)根據(jù)貓和獵豹腳掌的防滑附著機(jī)制，3.3仿生耐磨材料蚯蚓體表形貌制動(dòng)閘片

生活在潮濕、疏松和肥沃的土壤中，身體呈長(zhǎng)圓筒形，褐色稍淡，約由100多個(gè)體節(jié)組成。前段稍尖，后端稍圓，在前端有一個(gè)分節(jié)不明顯的環(huán)帶。腹面顏色較淺，大多數(shù)體節(jié)中間有剛毛，在蚯蚓爬行時(shí)起固定支撐作用和輔助運(yùn)動(dòng)作用。142022/11/13.3仿生耐磨材料蚯蚓體表形貌制動(dòng)閘片生活在3.4仿生潤(rùn)滑潤(rùn)滑是摩擦學(xué)研究的重要內(nèi)容，改善摩擦副的摩擦狀態(tài)以降低摩擦阻力是減緩磨損的主要技術(shù)措施?；谏镪P(guān)節(jié)潤(rùn)滑機(jī)理開(kāi)發(fā)的新型人工關(guān)節(jié)仿生潤(rùn)滑系統(tǒng)?；谌梭w汗腺的特殊結(jié)構(gòu)和排汗原理，開(kāi)發(fā)的高溫發(fā)汗自潤(rùn)滑材料在極限高溫重載工況下具有良好的潤(rùn)滑功能。152022/11/13.4仿生潤(rùn)滑潤(rùn)滑是摩擦學(xué)研究的重要內(nèi)容，改善摩擦高溫發(fā)汗自潤(rùn)滑材料

高溫發(fā)汗仿生潤(rùn)滑機(jī)理簡(jiǎn)圖潤(rùn)滑機(jī)理：

在高溫摩擦熱—應(yīng)力作用下將復(fù)合體中的潤(rùn)滑劑沿著汗腺式有序通道擴(kuò)散至摩擦界面實(shí)現(xiàn)自補(bǔ)償潤(rùn)滑。162022/11/1高溫發(fā)汗自潤(rùn)滑材料高溫發(fā)汗仿生潤(rùn)滑機(jī)理簡(jiǎn)圖潤(rùn)滑機(jī)理：1624.仿生摩擦學(xué)展望揭示生物體特有優(yōu)異摩擦性能的生物物理本質(zhì);確立仿生對(duì)象的選擇原則;研究生物體表面織構(gòu)與生物材料性能拓?fù)涞囊?guī)律性及其創(chuàng)成技術(shù);基于仿生對(duì)象及其生存環(huán)境的多樣性，創(chuàng)新出針對(duì)不同生物體的測(cè)試方法和測(cè)試儀器。仿生摩擦學(xué)通過(guò)研究生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性狀、原理、行為以及相互作用，為摩擦學(xué)設(shè)計(jì)提供了新的思想、工作原理和系統(tǒng)構(gòu)成，目前已成為摩擦學(xué)的發(fā)展前沿。172022/11/14.仿生摩擦學(xué)展望仿生摩擦學(xué)通過(guò)研究生物系統(tǒng)的走進(jìn)仿生摩擦學(xué)世界182022/11/1走進(jìn)仿生摩擦學(xué)世界12022/10/2301020304目錄仿生摩擦學(xué)簡(jiǎn)介仿生摩擦學(xué)分類仿生摩擦學(xué)重要研究進(jìn)展仿生摩擦學(xué)展望192022/11/101020304目錄仿生摩擦學(xué)簡(jiǎn)介仿生摩擦學(xué)分類仿生摩擦學(xué)重202022/11/132022/10/23212022/11/142022/10/23

隨著仿生技術(shù)的發(fā)展，尤其是生物摩擦學(xué)研究的深入，以及醫(yī)學(xué)生物技術(shù)、材料科學(xué)的快速發(fā)展，人們萌生了利用仿生學(xué)原理，將天然生物系統(tǒng)的優(yōu)異摩擦學(xué)特性進(jìn)行移植模仿，并為人類所利用的想法，從而促進(jìn)了仿生摩擦學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展。222022/11/1隨著仿生技術(shù)的發(fā)展，尤其是生物摩擦學(xué)研究的深入，以定義1.仿生摩擦學(xué)簡(jiǎn)介運(yùn)用仿生學(xué)原理，通過(guò)對(duì)生物系統(tǒng)的減摩、抗黏附、增摩、抗磨損及高效潤(rùn)滑機(jī)理的研究，從幾何、物理、材料等角度借鑒生物系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)和創(chuàng)成規(guī)律，來(lái)研究、發(fā)展和提升工程摩擦副的摩擦學(xué)性能。

以具有優(yōu)異摩擦學(xué)特性的天然生物體的結(jié)構(gòu)、材料、性狀、原理、行為為創(chuàng)新源泉，通過(guò)對(duì)天然生物系統(tǒng)的模擬進(jìn)而創(chuàng)造新摩擦學(xué)技術(shù)系統(tǒng)或研制摩擦學(xué)新材料。

基本思想232022/11/1定義1.仿生摩擦學(xué)簡(jiǎn)介運(yùn)用仿生學(xué)原理，通過(guò)對(duì)生物系2.仿生摩擦學(xué)分類仿生摩擦學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成摩擦學(xué)功能摩擦學(xué)材料仿生摩擦學(xué)表面形態(tài)仿生仿生復(fù)合摩擦學(xué)材料仿生涂層仿生潤(rùn)滑材料非光滑幾何表面形態(tài)仿生柔性非光滑仿生仿生耐磨形態(tài)仿生減摩及脫附仿生增摩及吸附仿生耐磨材料仿生潤(rùn)滑242022/11/12.仿生摩擦學(xué)分類仿生摩擦學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成摩擦學(xué)功能摩擦學(xué)材料仿生3.仿生摩擦學(xué)重要研究進(jìn)展3.1仿生減摩及脫附

光合作用是植物生長(zhǎng)的能量-質(zhì)量轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，葉子是光合作用的器官，光合作用通過(guò)葉子上的氣孔進(jìn)行，因此保持葉子的潔凈對(duì)植物生長(zhǎng)至關(guān)重要。252022/11/13.仿生摩擦學(xué)重要研究進(jìn)展3.1仿生減摩及脫附超疏水表面荷葉表面上有許多微小的突起的“小山包”，平均大小約為10微米，平均間距約為12微米。在山包上面長(zhǎng)滿絨毛在“山包”頂又長(zhǎng)出一個(gè)饅頭狀的“碉堡”凸頂。荷葉表面形貌植物的自我清潔功能源于葉子表面超常的疏水性,科學(xué)家通過(guò)對(duì)荷葉的表面進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)荷葉表面結(jié)構(gòu)是介于微米-納米尺度的三維表面結(jié)構(gòu)。在超高解析度電子顯微鏡可以清晰看到：262022/11/1超疏水表面荷葉表面上有許多微小的突起的“小山包”，平均大小約研究發(fā)現(xiàn)荷葉的結(jié)構(gòu)通常會(huì)使得落到葉面上的水與葉面的接觸角會(huì)大于140度。

所以只要葉面稍微傾斜，水珠就會(huì)滾落葉面。當(dāng)水滴從荷葉上滾動(dòng)時(shí)便將污染物顆粒帶走。因此形成降雨即可自清潔的表面,稱這種現(xiàn)象為“荷葉效應(yīng)”。272022/11/1研究發(fā)現(xiàn)荷葉的結(jié)構(gòu)通常會(huì)使得落到葉面上的水與葉面防水卷材防水布料具有防污防水能力的人造材料，如紡織材料、建筑材料。不粘鍋其工藝技術(shù)：從在金屬表面涂一層疏水性的物質(zhì)特氟龍到現(xiàn)在非常先的鉆石滲透技術(shù)。水垢清除材料：將材料表面做成類似荷葉表面使水垢不能在材料表面生成。282022/11/1防水卷材防水布料具有防污防水能力的人造材料，如紡織材料、建筑3.2仿生增摩及吸附自然界中腳掌對(duì)地面的附著對(duì)陸上動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)至關(guān)重要.像螞蟻、蒼蠅、蜜蜂、蝗蟲(chóng)、甲蟲(chóng)、蜘蛛和壁虎等動(dòng)物那樣能在各種各樣的表面上的進(jìn)行行走，科學(xué)家通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)動(dòng)物驅(qū)動(dòng)腳掌都具有剛毛結(jié)構(gòu)。（a)甲蟲(chóng)(b)蒼蠅(c)蜘蛛(d)壁虎動(dòng)物足底剛毛結(jié)構(gòu)292022/11/13.2仿生增摩及吸附自然界中腳掌對(duì)地面的附著對(duì)陸上德國(guó)大陸集團(tuán)根據(jù)貓和獵豹腳掌的防滑附著機(jī)制，設(shè)計(jì)出著地壓力分布更加均勻，有更強(qiáng)的抓地力的輪胎。這種輪胎能有效增加與地面的摩擦力，在車輛制動(dòng)時(shí)，就可以提供最大可能的地面摩擦力，進(jìn)一步保證了在潮濕和干燥地面上有更短的制動(dòng)距離，能確保乘客的安全。302022/11/1德國(guó)大陸集團(tuán)根據(jù)貓和獵豹腳掌的防滑附著機(jī)制，3.3仿生耐磨材料蚯蚓體表形貌制動(dòng)閘片

生活在潮濕、疏松和肥沃的土壤中，身體呈長(zhǎng)圓筒形，褐色稍淡，約由100多個(gè)體節(jié)組成。前段稍尖，后端稍圓，在前端有一個(gè)分節(jié)不明顯的環(huán)帶。腹面顏色較淺，大多數(shù)體節(jié)中間有剛毛，在蚯蚓爬行時(shí)起固定支撐作用和輔助運(yùn)動(dòng)作用。312022/11/13.3仿生耐磨材料蚯蚓體表形貌制動(dòng)閘片生活在3.4仿生潤(rùn)滑潤(rùn)滑是摩擦學(xué)研究的重要內(nèi)容，改善摩擦副的摩擦狀態(tài)以降低摩擦阻力是減緩磨損的主要技術(shù)措施。基于生物關(guān)節(jié)潤(rùn)滑機(jī)理開(kāi)發(fā)的新型人工關(guān)節(jié)仿生潤(rùn)滑系統(tǒng)?；谌梭w汗腺的特殊結(jié)構(gòu)和排汗原理，開(kāi)發(fā)的高溫發(fā)汗自潤(rùn)滑材料在極限高溫重載工況下具有良好的潤(rùn)滑功能。322022/11/13.4仿生潤(rùn)滑潤(rùn)滑是摩擦學(xué)研究的重要內(nèi)容，改善摩擦高溫發(fā)汗自潤(rùn)滑材料

高溫發(fā)汗仿生潤(rùn)滑機(jī)理簡(jiǎn)圖潤(rùn)滑機(jī)理：

在高溫摩擦熱—應(yīng)力作用下將復(fù)合體中的潤(rùn)滑劑沿著汗腺式有序通道擴(kuò)散至摩擦界面實(shí)現(xiàn)自補(bǔ)償潤(rùn)滑。332022/11/1高溫發(fā)汗自潤(rùn)滑材料高溫發(fā)