关键词：轴承、自润滑轴承、仿生超滑

摘要：
传统自润滑轴承依赖外部供油，存在污染与维护问题。本文解析聚合物基复合材料（PTFE、PI）、金属基自润滑材料（铜基、铁基）及仿生超滑表面的制备工艺与摩擦学机制，结合分子动力学模拟与表面能调控技术，实现无油工况下摩擦系数<0.01。

核心内容：

• 聚合物基复合材料：

• PTFE/石墨烯纳米片：通过溶液共混法制备0.5wt%石墨烯增强PTFE，磨损率降低至10⁻⁷mm3/N·m，较纯PTFE提高3个数量级；

• PI/碳纳米管阵列：采用化学气相沉积法在PI表面生长垂直CNTs，摩擦系数降低至0.008，承载能力提升至80MPa；

• 形状记忆聚合物：基于聚己内酯（PCL）的温敏型材料，在40℃时自修复划痕深度达50μm，寿命延长至10⁶转。

• 金属基自润滑材料：

• 铜基石墨-MoS₂双相：通过粉末冶金制备含15vol%石墨与5vol%MoS₂的铜基复合材料，在200℃高温下摩擦系数稳定在0.12；

• 铁基Ti₃SiC₂ MAX相：采用放电等离子烧结（SPS）制备Fe-20Ti₃SiC₂，抗咬合能力达120MPa，较传统青铜轴承提高4倍；

• 激光熔覆自润滑层：在钢基体上熔覆NiCrBSi-CaF₂/Ag复合涂层，在1000℃高温下摩擦系数<0.2，寿命达5000小时。

• 仿生超滑表面：

• 猪笼草口缘结构：通过激光加工制备微米级沟槽与纳米级乳突复合结构，水润滑下摩擦系数低至0.002；

• 贻贝足蛋白仿生涂层：利用多巴胺自聚合沉积聚多巴胺-PTFE复合层，在海水环境下摩擦系数降低70%，耐腐蚀电流密度<10⁻⁶A/cm2；

• 超疏水-超亲油双模表面：结合电化学刻蚀与氟硅烷修饰，实现油滴定向输运，在混合润滑下摩擦功耗降低45%。

• 应用场景：

• 食品机械轴承：全聚合物自润滑轴承满足FDA认证，粉尘环境下寿命>20000小时，维护成本降低80%；

• 核电站主泵轴承：铜基自润滑轴承在350℃、15MPa工况下运行，抗辐照剂量达10⁷Gy，寿命较传统石墨轴承提升10倍。