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仿生表面織構(gòu)起源 傳統(tǒng)摩擦學(xué)認(rèn)為光滑表面具有較低摩擦力和磨損，反之，非光滑表面會(huì)帶來較大的摩擦力和磨損。而自然界進(jìn)化過程中，某些生物的表面微觀結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的自潤滑和抗磨減磨性能，如鯊魚皮表面微溝槽表現(xiàn)的超低流體阻力，穿山甲表面微結(jié)構(gòu)的優(yōu)異耐磨抗磨性能。因此，如能掌握其機(jī)理，則可進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用。 鉆頭軸承及壓裂泵柱塞密封系統(tǒng)仿生織構(gòu)潤滑減磨設(shè)計(jì)及應(yīng)用 織構(gòu)化鉆頭軸承 鉆頭作為破碎巖石形成井眼的重要工具之一，在高溫高壓、沖擊動(dòng)載及貧脂潤滑的惡劣環(huán)境下，其核心部件鉆頭滑動(dòng)軸承易發(fā)生黏著磨損從而最終導(dǎo)致鉆頭整體失效破壞，亟需降耗增壽的新技術(shù)來為其安全、可靠使用和延壽經(jīng)濟(jì)運(yùn)行保駕護(hù)航。 發(fā)明了基于多物理場耦合的超快激光精準(zhǔn)高效制備的冰霜輔助超快激光刻蝕分束技術(shù)（US17026096，ZL202011229792.1），形成了鉆頭軸承軸徑曲面仿生織構(gòu)的納秒/皮秒的激光加工與表征評(píng)價(jià)方法；目前正在與中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所和中石化江鉆石油機(jī)械有限公司開展鉆頭軸承織構(gòu)工業(yè)化的超快激光加工與質(zhì)量檢測流水線建設(shè)和現(xiàn)場應(yīng)用研究測試，可滿足織構(gòu)化鉆頭2000支的年產(chǎn)量需求。 建立了織構(gòu)鉆頭軸承潤滑減磨性能優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論研究與實(shí)驗(yàn)測試評(píng)價(jià)方法(ZL201310416270.6，ZL201710973537.X，.ZL201810946598.1）。以摩擦系數(shù)、磨損量、油膜厚度、溫升和無量綱承載能力等為評(píng)價(jià)指標(biāo)，基于理論研究、單元實(shí)驗(yàn)和全尺寸的臺(tái)架實(shí)驗(yàn)，模擬測試工況下初步優(yōu)選的圓形、橢圓形、人字形溝槽織構(gòu)可使鉆頭軸承減磨性能和壽命提升50%以上。 織構(gòu)化柱塞密封系統(tǒng) 柱塞動(dòng)密封系統(tǒng)是油氣增產(chǎn)壓裂作業(yè)實(shí)施中壓裂泵裝備的關(guān)鍵部件之一，其在超高壓、沖擊動(dòng)載及交變往復(fù)運(yùn)動(dòng)工況下，壓裂泵柱塞動(dòng)密封系統(tǒng)易發(fā)生磨損失效而導(dǎo)致密封刺漏等失效，是制約壓裂泵工作性能、可靠性和作業(yè)成本的關(guān)鍵因素， 亟需創(chuàng)新的設(shè)計(jì)方法來提升壓裂泵柱塞動(dòng)密封系統(tǒng)的壽命及可靠性。 發(fā)明了柱塞表面仿生織構(gòu)大尺寸拼接刻蝕工藝規(guī)劃及參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法（ZL201910892024.5）， 創(chuàng)新研發(fā)了柱塞織構(gòu)批量化激光分束加工的軟件控制系統(tǒng)和配套夾具系統(tǒng)。 發(fā)明了表面織構(gòu)化壓裂泵柱塞及其動(dòng)密封系統(tǒng)性能抗磨減磨性能優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論研究與試驗(yàn)測試評(píng)價(jià)方法(ZL201310423514.3)，基于理論模擬、單元及全尺寸臺(tái)架實(shí)驗(yàn)，初步優(yōu)選的圓形和橢圓形織構(gòu)布置于壓裂泵柱塞表面可實(shí)現(xiàn)柱塞動(dòng)密封系統(tǒng)的摩擦系數(shù)和溫升降低45%以上，壽命延長30%以上，目前正在與中石油第四石油機(jī)械有限公司和中油國家鉆井裝備工程技術(shù)研究中心有限公司開展現(xiàn)場應(yīng)用試驗(yàn)測試。 未來應(yīng)用前景及市場規(guī)模預(yù)測 該技術(shù)垂直應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)橛蜌饪碧介_發(fā)裝備、油氣集輸裝備、通用機(jī)械裝備的潤滑、密封、抗沖蝕與減阻等領(lǐng)域，摩擦消耗了一次能源的1/3以上，80%的裝備失效是由磨損引起的。兩者造成的損失相當(dāng)于GDP2%-7%，2019年我國的GDP為99萬億元，按5%計(jì)算約為4.95萬億元。

本發(fā)明公開了一種具有細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)仿生的兩親性接枝共聚物,所述共聚物的主鏈為殼聚糖，側(cè)鏈分別為親水的磷酸膽堿和疏水的脂肪酸;本發(fā)明所制備的兩親接枝共聚物具有細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)仿生的特點(diǎn)：磷酸膽堿分子模擬細(xì)胞膜中磷脂分子的頭部，殼聚糖的糖單元模擬細(xì)胞膜上糖脂分子的頭部，疏水的脂肪酸則模擬磷脂和糖脂分子的疏水碳鏈。所述共聚物具有良好的生物相容性和親水性。在作為納米藥物載體時(shí)，既能夠阻抗蛋白質(zhì)的非特異性粘附，又能容易地被病灶細(xì)胞內(nèi)吞。此外，該接枝共聚物能夠穩(wěn)定的分散在高鹽度和廣泛pH條件下。本發(fā)明同時(shí)還提供了制備所述共聚物的方法，操作簡單，成本低，反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)率較高。

水凝膠仿生軟骨材料顯示出各向異性的微觀結(jié)構(gòu)，并表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能，拉伸強(qiáng)度為10.65 MPa，韌性為52.2 MJ/m3，壓縮強(qiáng)度為4.86 MPa，高于其他的各向同性水凝膠以及大多數(shù)報(bào)道的水凝膠材料。

軟體機(jī)器人能夠適應(yīng)不同的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境，實(shí)現(xiàn)與人類更安全地交互。目前，軟機(jī)器人主要采用手工裝配工藝制造。制造方法的局限性導(dǎo)致生產(chǎn)困難，限制了材料選擇范圍，并且難以獲得復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)性能，更不用提賦予機(jī)器人感知能力或智能性了。

近日，傅正義院士團(tuán)隊(duì)平航副研究員在材料過程仿生制備新技術(shù)研究方面取得創(chuàng)新性進(jìn)展，成果以“Mineralization Generates Megapascal Contractile Stresses in Collagen Fibrils”為題，發(fā)表在國際頂級(jí)期刊《Science》（科學(xué)）上。

相比于傳統(tǒng)的飛行機(jī)器人，跨介質(zhì)仿生吸附機(jī)器人可長時(shí)間工作，并同時(shí)覆蓋水下和空中的運(yùn)動(dòng)范圍，這在探索基礎(chǔ)科學(xué)問題，研制具有潛在用途的高性能跨域航行器方面具有重要意義。

研究團(tuán)隊(duì)多年來聚焦在濕環(huán)境下具有高延展性的扇貝足絲，克服了天然材料提取表征困難等技術(shù)難題，從扇貝足絲蛋白中首次報(bào)道了一種具有高延展性的纖維蛋白材料Sbp5-2，并聯(lián)合開展了材料組裝機(jī)制及應(yīng)用研究，該研究加深了對蛋白基海洋生物材料組裝分子機(jī)制的認(rèn)識(shí)，為未來開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型海洋生物醫(yī)用材料奠定了基礎(chǔ)。

研究團(tuán)隊(duì)打破傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)組織損傷修復(fù)的固定治療模式，發(fā)展了一種仿生多尺度結(jié)構(gòu)可拉伸螺旋纖維支架，并成功用于無固定模式下運(yùn)動(dòng)組織動(dòng)態(tài)修復(fù)。