“自然紋韻、潤滑未來”團隊在M50鋼上首創蛤蜊表面仿生多尺度紋理軸承技術，摩擦損耗降低2.73%——揭秘自然靈感驅動的工業革命
近年來，隨著高端裝備制造、新能源、航空航天等領域的快速發展，傳統軸承技術逐漸面臨摩擦損耗、疲勞壽命短、極端環境適應性不足等瓶頸。在這一背景下，仿生學（Biomimetics）為軸承創新提供了全新思路——通過模仿自然界億萬年進化而來的生物結構，科學家們成功開發出一系列突破性軸承技術，推動行業向高效、長壽、綠色化方向邁進，而來自貴州的科研團隊“自然紋韻、潤滑未來”在仿生軸承技術上實現突破，并迅速引發廣泛關注。
2025年3月，由“自然紋韻、潤滑未來”團隊研發的仿生多尺度紋理軸承技術通過山東省省級科技查新單位認證，認證該項目擁有四大創新點：1.基于蛤蜊表面抗磨損生物結構特征，提出適用于Cr4Mo4V鋼軸承的多尺度復合2.采用正交試驗與微觀表征結合的方式，建立織構參數與摩擦學性能的定量關聯3.開發激光燒蝕與仿生織構協同作用的功能化軸承鋼表面，實現耐磨與減阻性能的復合優化4.針對硬質Si3N4陶瓷球摩擦副特性，驗證仿生織構在硬-軟材料配副中的適應性。
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一、仿生靈感來源：蛤蜊仿生推動軸承發展
在“自然紋韻、潤滑未來”團隊的最新研究中，一種看似普通的海洋生物——蛤蜊（Clam），成為了解決軸承疲勞損傷問題的關鍵靈感來源。
團隊以自然界中蛤蜊的非光滑表面紋理為啟發，結合“激光燒灼”的表面織構的方法，篩選和設計適合Cr4Mo4V鋼（M50鋼）軸承工況的仿生模型和表面
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織構形貌。利用正交試驗法分析間距、寬度和密度對摩擦系數的影響程度和規律，優選出最利于Cr4Mo4V鋼軸承摩擦磨損的織構形貌和表面織構參數組合。利用多種微觀分析手段，揭示仿生織構Cr4Mo4V鋼的潤滑減摩機理，從而實現了干摩擦下仿生織構摩擦系數COF(6種織構排布)相較于無織構COF最大降低2.73%,MobilJetOil2潤滑摩擦下仿生織構COF(6種織構排布)相較于MobilJetOil2潤滑摩擦下無仿生織構COF最大降低0.72%，預期壽 命將有大幅提升。
二、核心創新點
1.基于蛤蜊表面抗磨損生物結構特征，提出適用于Cr4Mo4V鋼軸承的多尺度復合織構。
2.采用正交試驗與微觀表征結合的方式，建立織構參數與摩擦學性能的定量關聯。
3.開發激光燒蝕與仿生織構協同作用的功能化軸承鋼表面，實現耐磨與減阻性能的復合優化。
4.針對硬質Si3N4陶瓷球摩擦副特性，驗證仿生織構在硬-軟材料配副中的適應性。
三、研究內容
1、提出基于蛤蜊表面非光滑結構特征，設計Cr4Mo4V鋼多尺度復合織構形貌。
2.利用SiC砂紙將樣品表面粗糙度拋光后，用無水乙醇溶液超聲清洗，去除Cr4Mo4V表面殘留的油脂和磨粒等污染物。采用激光打標機對Cr4Mo4V樣品進行表面織構加工(激光功率為5W,加工次數為30次，掃描速度為50mm/s,MobilJetOil2潤滑摩擦下無仿生織構COF最大降低0.72%。填充間距為1μm,脈沖重復頻率為20kHz)6種織構排布方式和1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、15%、20%、25%、30%面密度的織構分布。完成加工后，利用SiC砂紙金剛石拋光液對織構化Cr4Mo4V樣品進行磨拋處理，去除織構邊緣重鑄層，最后使用無水乙醇超聲清洗。
四、小編寄語
在科技與自然的交匯處，"自然紋韻，潤滑未來"團隊用智慧點亮了創新的火花。他們從蛤蜊的硬殼中汲取靈感，將億萬年的自然進化濃縮成軸承技術的突破。這不僅是一次材料的革新，更是一場向生命學習的致敬。在追求工業效率的同時，他們用仿生科技守護著綠色制造的初心。讓我們期待，這些源于自然的智慧能轉動更高效、更可持續的未來。創新永無止境，而大自然永遠是我們最好的老師。
五、參考資料
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