本书系统阐述了面向工程应用的仿生织构与微纳颗粒协同耐磨调控技术。针对高端装备制造、能源开发等领域对材料表面耐磨性能的迫切需求，基于仿生学原理和纳米技术，构建了多尺度协同的表面功能化设计理论体系。研究揭示了仿生织构通过优化应力分布、改善润滑介质输运等机制提升耐磨性能的规律，阐明了微纳颗粒填充产生的尺寸效应和界面增强效应。重点探讨了不同材料的微纳协同改性技术，开发了具有抗老化特性的耐磨复合材料；建立了仿生织构与纳米颗粒复合的疏水耐磨表面设计方法；提出了金属基仿生复合表面的摩擦适配性优化策略；研制了适用于复杂工况的微纳组装颗粒润滑体系。通过系统的试验研究和理论分析，验证了仿生织构与微纳颗粒协同作用对材料耐磨性能的显著提升效果，为解决国家重大工程中的关键摩擦学问题提供了创新性解决方案。
本书可作为高等院校材料科学与工程、机械工程、表面科学与工程及相关专业本科生、研究生的教材，也可供相关领域教师及科研工作者在教学与研究中参考使用。
第1章仿生织构与微纳颗粒协同耐磨技术概述
1.1仿生织构化表面技术001
1.1.1从生物原型到工程织构的演化历程002
1.1.2多尺度织构的摩擦学调控机制007
1.2微纳颗粒增强技术008
1.2.1纳米润滑材料的发展历程009
1.2.2微米-纳米协同增强效应010
参考文献012
第2章微纳颗粒协同调控高分子材料的抗老化耐磨行为
2.1试验设计014
2.1.1UHMWPE的微纳颗粒填充工艺014
2.1.2耐磨与抗老化耦合试验015
2.2纳米颗粒对UHMWPE摩擦学性能的影响020
2.2.1TiO2纳米颗粒填充的摩擦学性能020
2.2.2ZnO纳米颗粒填充的摩擦学性能025
2.3纳米颗粒改性聚乙烯的抗老化磨损性能影响030
2.3.1UHMWPE基体的老化摩擦学行为030
2.3.2TiO2纳米颗粒改性的抗老化摩擦性能035
2.3.3ZnO纳米颗粒改性的抗老化摩擦性能045
本章小结054
参考文献055
第3章仿生织构与纳米颗粒复合疏水耐磨表面的设计
3.1试验设计与协同改性方法058
3.1.1仿生织构的制备与优化058
3.1.2微纳颗粒的复合填充方案060
3.2改性表面疏水性能061
3.2.1织构的疏水特性061
3.2.2纳米颗粒的疏水特性064
3.2.3织构/ZnO协同疏水效应066
3.2.4织构/TiO2协同疏水效应068
3.2.5织构/SiO2协同疏水效应070
3.3改性表面的摩擦学性能073
3.3.1织构化表面的摩擦学行为073
3.3.2织构/ZnO协同的摩擦学性能078
3.3.3织构/TiO2协同摩擦学性能089
3.3.4织构/SiO2协同摩擦学性能100
本章小结111
参考文献111
第4章金属基仿生复合表面的摩擦适配性设计
4.1试验设计与协同改性方法113
4.1.1铸铁表面仿生织构化处理113
4.1.2微纳颗粒润滑体系的构建114
4.2单一织构的摩擦磨损特性115
4.2.1凹坑织构的耐磨特性115
4.2.2沟槽织构的耐磨特性119
4.2.3波浪纹织构的耐磨特性123
4.2.4仿生贝壳纹织构的耐磨特性126
4.3织构与PU+PTFE+MoS2的协同效应130
4.3.1凹坑织构复合PU+PTFE+MoS2的性能130
4.3.2沟槽织构复合PU+PTFE+MoS2的性能135
4.3.3波浪纹织构复合PU+PTFE+MoS2的性能140
4.3.4仿生贝壳纹织构复合PU+PTFE+MoS2的性能144
4.4织构与PU+PTFE+BN纳米颗粒的协同效应149
4.4.1凹坑织构复合PU+PTFE+BN的性能149
4.4.2沟槽织构复合PU+PTFE+BN的性能154
4.4.3波浪纹织构复合PU+PTFE+BN的性能159
4.4.4仿生贝壳纹织构复合PU+PTFE+BN的性能163
本章小结168
参考文献169
第5章复杂工况仿生织构与微纳颗粒协同增强耐磨技术
5.1试验设计与协同改性方法171
5.1.1改性钻井液配制方法171
5.1.2摩擦学测试方案172
5.2单一纳米颗粒改性钻井液的性能172
5.2.1BN改性润滑液的摩擦学行为172
5.2.2MoS2改性钻井液的润滑特性178
5.2.3C3N4改性钻井液的减摩机制182
5.3微纳组装颗粒改性润滑液的性能186
5.3.1BN@MoS2复合颗粒的协同效应186
5.3.2C3N4@MoS2复合颗粒的协同效应190
5.4织构协同纳米颗粒的摩擦学优化194
5.4.1TC4钛合金表面织构的独立影响194
5.4.2织构/MoS2-钻井液复合体系的性能200
5.4.3织构/BN@MoS2-润滑液复合体系的性能206
5.4.4织构/C3N4@MoS2-润滑液复合体系的性能211
本章小结217
参考文献218
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