焦有威，袁卫锋，古 斌

（西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室，四川 绵阳621010）

1 引言

摩擦引起的能量损耗很大，减小摩擦阻力和磨损是摩擦研究工作的主要内容。为了节能提效，在生活、工程应用中减小摩擦力的主要方式有润滑、材料表面处理或者改变摩擦运动形式，变滑动为滚动等［1］。表面织构对摩擦特性的影响也得到了大量的研究，仿生表面结构可以减小摩擦接触面积［2］，表面织构有储存润滑剂或磨屑，改善摩擦特性，减阻减磨的作用［3］。大多研究只关注了对摩副中一个接触面的结构对摩擦特性的影响，通常另一接触面使用平面、球面或探针［4］。摩擦的主要来源是接触区域咬合产生的阻力［5］，因此普遍认为滑动摩擦副上的双表面结构设计对摩擦减阻没有益处，然而在纳米尺度上M.Hirano从理论上预测晶面在晶格常数和取向不匹配接触时的摩擦力可能为零［6］，紧接着J.Frenken用片状石墨材料实验证实了摩擦力很小的存在［7］。纳米尺度与实际应用尺度相差悬殊，晶面的完整受尺寸的限制，在大尺度下很难实现超摩擦［8］，更大尺度上的摩擦副互动表面结构的研究还没有取得突破性进展。

在干滑动摩擦条件下，固体表面间的摩擦和磨损主要由微观下真实接触区域的咬合和黏着产生。当发生相对滑动时，材料表层发生弹塑性变形，摩擦力做功，消耗能量。为了减小摩擦力做功引起的能量损耗，改变摩擦形式由滚动替代滑动是有效的措施。……