3D打印技术的迅速发展为设计各种多尺度润滑结构提供了巨大的机遇。3D打印可用于任意复杂结构的高度定制和对象的快速原型制作，从而为实现有效润滑提供了一条途径。目前对超润滑性的实验观察仅限于原子光滑的清洁表面、极端操作条件以及纳米或微米尺度。随着对3D打印润滑技术的深入研究，构建从微米尺度到宏观尺度的具有精细尺寸的多功能3D结构被认为是实现超润滑的重要手段，并引起了人们极大关注。
近日，西北工业大学Chao Chen，Hui Mei综述了利用3D打印技术在微观和宏观尺度上研究几何和仿生润滑结构的研究进展，重点总结了结构设计、润滑性能和典型应用。
文章要点
1）目前，用于润滑结构的3D打印技术主要有基于粉末的选择性激光熔化（SLM）、基于丝材的熔融沉积建模（FDM）和基于浆料的方法，包括数字光处理技术（DLP）和喷墨打印（IJP）。最常见的几何润滑结构包括凹圆和凸圆、环形结构、四边形表面结构和多孔支架结构。关于打印结构的润滑特征，目前已经观察到三种主要机制:i）打印结构在滑动期间提供相对低的实际接触面积，导致粘合剂磨损的减少；ii）打印结构中的孔为磨损碎片提供了缓存空间，进一步减少了滑动表面上颗粒的切割或犁削；iii）不同的打印结构通过微沟槽和凹槽含有润滑剂，有助于连续润滑。根据结构精度的不同，微米和厘米尺度的润滑结构在上述研究中具有至关重要的作用。3D打印结构的合理尺寸精度可以提供有效的润滑剂储存空间和合适的接触表面粗糙度，从而提供持续的润滑，以防止严重的摩擦和磨损。
2）仿生设计为工程应用中的先进润滑结构提供了一条途径，这些结构不再受几何分布的限制，如三角形、正方形和其他相关形状。3D打印技术实现了极大的自由度来构建高精度的微结构。随着技术和材料的不断进步，人们设计并开发了越来越多有趣的结构。作者总结了具有不同长度尺度的各类型仿生润滑结构及其相应的润滑性能。
参考文献
Yu Zhao, et al, Infinite Approaching Superlubricity by Three-Dimensional Printed Structures, ACS Nano, 2020
DOI: 10.1021/acsnano.0c08713
https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c08713
