多孔储液材料的仿生制备及其摩擦学性能研究进展∗

多孔储液材料因其优异的自润滑性能备受关注,特别是其孔隙结构参数与性能间对应关系的研究一直是学术界和工业界亟待解决的问题。 针对该类多孔储液材料,从来源、制备方法以及摩擦学特性等方面对其发展脉络及面临的问题进行梳理和分析,认为在仿生关节软骨制备适合工业应用的摩擦副方面,如何提取关键仿生特征参数是关键。 目前在进行服役可靠性、工况适应性分析时,多用孔隙率来表征多孔结构特征,在明晰孔隙形态参数(孔径,分布,贯通型等)与力学-物理性能、润滑状态之间的映射关系方面存在明显的不足,导致从优化孔隙形态参数入手实现多孔储液材料力学-物理性能与摩擦学性能的统一方面仍具挑战性。 3D 打印技术的快速发展有望解决当前多孔材料成形过程中孔隙形态参数不可精确控制的问题,并为其自润滑理论的发展提供有效试验手段。     

多孔储液介质自润滑机理研究进展

多孔储液介质是启发自关节软骨的仿生摩擦材料,因具有良好的自润滑性能,在工业生产中发挥着重要作用。早期多孔储液介质多是针对不同基体材料及骨架结构进行优化设计,或是根据单因素理想边界建立润滑数值模型,对多孔储液介质的润滑机理缺乏系统的理论描述,限制了其大规模的工业应用。根据不同的结构形式和润滑机理,将多孔储液介质分为有限直孔储液介质和随机多孔储液介质,总结了有限直孔储液介质中空化现象、流体运动、惯性效应、气-液耦合对润滑性能的影响,论述了基于渗流力学、流-固耦合作用的随机多孔储液介质自润滑理论的发展,以及多孔储液介质的应用现状。分析和讨论了多孔储液介质自润滑机理研究的难点问题,对推动多孔储液介质润滑机理的研究和工程实践应用具有重要的参考意义。