粗糙聚氨酯表面微接触状态下粘着力的模拟

以JKR接触理论和GW粗糙表面模型为基础,将聚氨酯表面与光滑蓝宝石球的接触作为点接触,与玻片的接触看做是多个凸峰与光滑平面的接触,建立接触力学模型分析粘着力与法向力间的关系。结果显示:聚氨酯与蓝宝石球接触时,粘着力不随法向力变化;聚氨酯与载玻片接触时,粘着力随法向力成对数变化,即在法向力很小时,粗糙峰起关键作用,接触点数和接触总面积随法向力增加而增加,粘着力迅速增大,当法向力继续增大达到一定值时,实际接触点数和接触总面积随法向力增加缓慢,表面间趋于饱和接触,故粘着力亦变化缓慢。模拟结果与试验结果接近,说明模拟方法可行、结果可靠。     

电刺激大壁虎中脑对运动行为影响的研究

采用金属微电极对麻醉状态下的大壁虎（Gekko gecko）中脑脑区逐点施以电刺激,观测大壁虎中脑与运动的相互关系。结果发现,电刺激中脑不同脑区可分别诱导出张嘴、鸣叫及一些肢体动作,如：四肢动,脊柱对侧弯曲,脊柱同侧弯曲和脊柱S形弯曲等。这些结果为人工制导大壁虎运动打下一定的基础。     

蛇腹鳞的结构特点及其摩擦行为

仿蛇机器人可望用于搜救等领域,但已研制的蛇型机器人均存在驱动效率低和越障能力不足等问题.文中用多功能摩擦实验机研究了驱动蛇运动的腹部及腹侧部鳞片的摩擦特性及摩擦行为,并结合体视显微镜等方法研究其表面几何结构特征.结果表明,腹鳞和侧鳞使蛇向后运动时表现的摩擦因数比向前运动要高60%,具有各向异性特性,这种不对称性与鳞片的结构特点和神经信号对腹鳞状态的调节存在直接的关系.生物蛇的腹鳞所表现的高驱动摩擦性能和低摩擦阻力为蛇型机器人仿生"皮肤"的设计提供几何仿生依据.     

TC21钛合金的高温微动磨损行为研究

采用高精度FTM高温微动磨损试验机研究TC21钛合金在150℃下的微动磨损行为。分析温度对摩擦系数及磨损率的影响;通过扫描电镜和能谱等方法研究钛合金TC21在高温下磨痕形貌的变化情况、成分的变化和磨损机理。实验结果表明:温度对钛合金TC21摩擦系数的影响与微动位移有关,位移越小,温度对其影响越小;温度为150℃时,磨损量较室温降低了67.4%~86.5%;磨损机理在常温下以磨粒磨损为主,并存在氧化磨损和粘着磨损,在150℃下以氧化磨损为主,伴随少量的磨粒磨损和粘着磨损。     

高温不锈钢与钛合金微动疲劳特性的实验研究

用桥式试样研究了接触压力、微动幅度、温度、循环次数、高低周载荷幅值比等参数对微动疲劳寿命影响。结果表明拉应力和法向压力均影响微动疲劳寿命。当拉应力较大时,微动疲劳寿命（FFL）与普通疲劳寿命（PFL）相差不大,法向压力的影响不明显;拉应力较小时,FFL显着低于PFL,且法向影响显着。FFL随法向压力增加而降低,但当超过200MPa后,反而提高。高低周幅值比的增加,FFL大幅度降低。当幅值比为0.125,从室温到450℃,PFL持续降低。而FFL从室温到200℃降低幅度较大,在300℃左右恢复,随后又降低。研究表明FFL的恢复是微动表面形成了防护性釉质层的结果。     

仿生黏附材料的黏附性能评价及初步应用探索

针对空间微重力条件下固体间稳定黏附的技术需求,基于范德华力黏附作用机制的仿生黏附材料有望在空间环境中展现稳定黏附性能。通过模板法和化学气相沉积法制备出具有仿壁虎刚毛纤维阵列结构的聚乙烯基硅氧烷(PVS)高分子聚合物及垂直定向排列碳纳米管阵列(VACNT)仿生黏附材料,再由扫描电子显微镜、黏附-脱附行为测试平台对仿生黏附材料的微观结构及黏附行为进行了测试,并对种子、粮食颗粒及常用零部件的黏附固定效果进行了初步考察。结果表明,仿生黏附材料具有微纳米级刚毛结构。PVS具有稳定的可重复黏附特性,其法向黏附性能优于切向黏附性能,与蘑菇状顶端在黏附中发挥主要作用有关。而VACNT具有稳定的切向可重复黏附特性,其切向黏附性能优于法向黏附性能,是由VACNT黏附主要依靠侧面接触决定。VACNT和PVS对不同品种的生菜种子和粮食颗粒均能产生有效黏附固定,PVS还能够对空间站常用到的零部件进行稳定固定。     

试论摩擦学研究中的科学方法问题

摩擦学是工程先导性的学科高度交叉综合的前沿研究领域，是尚未成熟和最具活力的学科之一，它具有用户要求多样的特点。近年来的大量实验结果对摩擦学理论产生了巨大的冲击。为迎接挑战并更好地指导工业设计，须重新探讨摩擦学的研究方法，表征量的选择及其思想方法。作者认为在继续开展摩擦学实验研究的同时，须大力推进理论研究，非平衡态热力学可做为该研究的基础，熵可用作为表征量。研究中应特别重视过程非线性、可逆性和混沌性，并积极探讨摩擦自组织结构的形成条件及其工业应用的可能。     

微米级自动扫描磨粒形态分析仪运动系统的设计及制造

介绍了自动扫描磨粒形态分析仪运动系统的设计、关键技术的解决途径及制造过程中的关键工艺问题的研究成果．     

仿壁虎刚毛阵列的几何结构分析及制备

以JKR理论为基础,从刚毛缠结表面能的变化及弯曲变形角度分析,得到了仿刚毛阵列避免缠结的结构设计方法,得出了在材料性质确定的情况下,避免缠结的发生刚毛群几何结构须满足的关系.采用光刻制模真空浇铸的方法制备了4种结构尺寸的微米刚毛阵列.预期的设计与实际制造的刚毛阵列状态吻合,故证明该设计方法正确可行.     

多功能摩擦试验机的研制与应用

研制了一种多功能摩擦磨难机。它由主体、试样装夹附件和计算机数据采集及处理系统组成,通过更换不同附件可进行销盘摩擦试验、环块摩擦试验和接触疲劳试验等多种试验;同时,该机进行各种摩擦试验时可使用同一盘试样,排除了试样制备中的误差对试验结果的干扰,提高了试验结果的可对比性;采用计算机数据采集及处理系统,大大提高了采集精度的效率。大量试验表明,该机所得结果准确、重复性好、可比性强,具有广泛的应用前景。