仿生潤滑技術的案例
豬籠草的仿生潤滑技術，幫助植入體延長壽命。
新技術將神經探針壽命提升四倍以上：基于食肉植物豬籠草光滑葉子的靈感，研究團隊開發了一種形成抗生物污垢涂層的方法。通常設備植入人體時會產生摩擦，而該技術可在植入設備表面形成薄而均勻的潤滑油涂層，并通過減少設備與組織之間的摩擦來使組織損傷最小化。
此外，涂層裝置表現出抗生物粘附特性，即防止由免疫排斥反應激活的免疫細胞粘附到裝置表面。
不過，當時并沒有研究數據表明該涂層可以應用于電子設備而不影響它們的信號記錄性能以及它如何在體內相互作用。
為了驗證該涂層技術的臨床可能性，研究團隊開發了一種帶有32個電極的潤滑劑涂層神經探針，用于測量大腦信號。最終，對腦組織的觀察證實，該技術能夠有效降低人體免疫反應，且植入過程中通常發生的組織損傷被最小化。
圖 | 與裸探針相比，涂層探針的免疫反應降至最低的機制示意圖（來源：Advanced Science）
實驗過程中，該團隊將探針涂層后植入嚙齒動物的大腦中，發現超過90%的電極可以觀察到腦信號，而且信號數量是未涂層神經探針獲得的信號數量的兩倍。
此外，由于免疫細胞粘附在探針表面，未涂層探針的信號幅度會隨著時間的推移而降低。相比之下，涂層探針表現出良好的抗生物粘附特性，可以穩定地測量大腦信號，神經探針的使用壽命也從8周延長至16周。
“這種涂層探針顯示出了近乎無摩擦和抗生物污染的特性，能夠最大限度地提高其在體內的電極性能，不僅可以應用于大腦，還可以應用于身體的其他部位。
展開 ：界面接觸力學與潤滑行為的科學詮釋 - 仿生自適應潤滑調控材料
軟質凝膠態（左）和硬質玻璃態（右）下界面接觸力學行為
通過對滑動界面原位加熱和冷卻，可以實現摩擦系數的動態可逆調控，且這種可切換的潤滑行為在寬載荷范圍內始終是有效的；特別是，研究人員發現隨著法向載荷的增大，這種典型的潤滑調控行為更加的明顯，界面最大接觸應力甚至可達~7 MPa。理論模擬結果表明這種顯著的潤滑轉變行為主要歸因于以模量動態演變為主的自適應接觸機制，可通過結合接觸態演化、非變形耗散和分子鏈機械俘獲3大機制得到很好解釋。作為這種智能材料的概念驗證，研究人員開發了智能型水凝膠子 彈進行固體穿刺測試，沖擊試驗結果表明相變硬化的水凝膠子 彈（同軟態凝膠子 彈對比）其穿透力更強，這得益于低摩擦狀態下界面較小的運動阻力。最終，研究人員通過結合界面濕黏附化學發展了一種智能潤滑貼片，并通過程序化機械手臂精確測量了這種智能貼片表面摩擦狀態的轉變信號；成功將該貼片組裝于運動模型裝備（如坦克履帶、潛水艇）表面，實現了基于界面潤滑轉變行為的運動行為智能控制。
圖2. MALH智能潤滑材料的仿生學設計過程
圖3. MALH智能潤滑材料的制備過程和界面潤滑調控機制
圖4. MALH智能潤滑材料力學的熱致調控
圖5. MALH智能潤滑材料的響應性潤滑調控行為
圖6. MALH智能子 彈的穿刺行為
圖7.
展開 師法自然，仿生技術是如何改變世界的？
從技術的角度，它是仿生生物學，物理學和計算機技術的集合。該領域正創造出許多激動人心，富有創造力的科技成果，例如新型材料與新制造技術，它們能高效地制造出更為耐用的產品。
研究人員正密切關注生物融合領域，希望為解決科學問題尋找更加高效，多樣和獨創的方式。到2030年，全球人口預計將增至85億，其中10億人將晉身中產階段，對資源的需求愈發強烈。這些需求都與一個問題緊密相連——可持續發展。對可持續發展的擔憂迫使科學家要盡快尋找到新時代能源利用，資源消耗以及制品生產等問題的方法。以下我們將介紹利用生物融合改造世界的例子。
仿生制造工藝
未來，資源消耗或許將趕不上需求增長的速度，因此新的生產工藝，材料的理化特性，采用的科學原理，將是我們關注的重點。新的工藝鼓勵利用定制化，甚至個人化的材料制造不盡相同的產品。好比利用樹木的纖維素制成一根新的樹枝，樹枝因此獲得了柔韌性。顯然，它和同一棵樹上的其它樹枝不同。盡管來源都是同一棵樹，但根據不同的取材位置，它們的機械強度也會有所差異。
在未來，只需對材料“做加法”，進行修飾，就能控制生產流程，減少污染物的排放。不必額外取材，移花接木，更不必刪繁就簡，我們就可以為材料賦予所需的性質。
仿生材料學
仿生材料是一類模仿生物與天然材料的結構，性質與功能的合成材料。例如能模擬光合作用，吸收光能的光學材料；模擬貝母結構的復合物；以及模仿水母運動的機器人。隨著3D打印技術的興起，科學家通過大自然獲取靈感對新材料進行設計，從而取代已有材料，開發新的制造工藝。
美國國家學術出版社一篇名為《滿足21世紀國防需求而進行的材料研究》的文章曾說到，“生物有機體內大量的小分子，微結構與次級系統都具有令人矚目的材料特性，而這些都是現今非生物合成工藝所無法制造的。因此，有機體內各級層次以及天然合成路線都能作為制造增強合成材料的基礎。”
展開 載能電刀仿生防粘表面技術
隨著醫療技術的不斷進步，高精準、小創傷已逐漸成為微創手術發展的基本要求。組織切割、止血一般采用載能手術器械如電刀、電凝鉤等來完成。組織切割、止血主要通過電刀刀尖形成高溫、熱能和放電，使接觸的組織快速脫水、凝固，組織與器械表面直接接觸，極易發生組織高溫灼傷、器械表面組織結痂粘連等。組織粘刀常常會造成溫度不均勻，引起組織創傷、撕裂出血、燙傷，導致手術事故，造成并發癥、后遺癥。因此，載能微創手術器械表面組織粘連問題是微創手術器械發展所面臨的關鍵技術難題。
國內外解決組織粘刀做了大量嘗試研究，主要有兩種途徑，一種是采用低表面能合金涂層或聚合物涂層，另一種是在表面上設計加工出微納結構等。但兩種途徑均存在一些不足，防粘效果尚未達到微創手術的技術要求，如合金涂層可靠性差易剝落，且僅依靠涂層防粘能力有限；聚合物涂層高溫易分解會釋放有害物質；器械表面微納結構防粘能力有限，且強度不足易破壞失效。因此，為解決載能電刀粘刀，迫切需要探索新的防粘措施。
自然界動植物經數億萬年優勝劣汰，在適應多樣生存環境過程中逐漸進化形成了許多特異結構和優異表面功能機制，為仿生設計超滑防粘表面提供豐富樣本庫，如豬籠草口緣超濕滑防粘現象等。北京航空航天大學的劉光、張鵬飛、陳華偉以及吉林大學的韓志武、北京航空航天大學的張德遠在《載能電刀仿生防粘表面技術》一文中，通過揭示豬籠草表面防粘的原理、機制，并將其應用到載能手術器械中，提出載能手術刀仿生設計新理論，探索建立仿生防粘表面制備技術體系，為解決載能手術器械軟組織防粘提供新思路。
來源：機械工程學報
展開 
先進鍛造潤滑技術
整個鍛造生產中，鍛造潤滑劑成本僅2%左右，但是對整個鍛造起著決定性作用。適量適宜的潤滑劑，可提高產品質量、延長模具壽命、節約能源，產生良好的經濟、社會效益。
鍛造模具潤滑劑的種類
水基石墨潤滑劑
水基石墨潤滑劑是目前世界上應用較為廣泛的鍛造潤滑劑。水基石墨潤滑劑由粘合劑、潤濕劑、粘附劑、摩擦調整劑、表面活性劑組成。
水基石墨潤滑劑的石墨有天然石墨、非晶質石墨、合成石墨、膠狀體石墨等。天然石墨最好、合成石墨次之，非晶質石墨常被用于加工低成本的潤滑劑，膠狀體石墨廣泛使用于有自動循環系統的鍛造車間，并且最近成本不斷降低，為眾多鍛造企業提供了更多有吸引力的選擇。
水基合成潤滑劑
水基合成潤滑劑使用非石墨產品替代了石墨產品，是對操作現場環境要求較高的鍛造企業的推薦產品。
水基合成潤滑劑又分為含油和水及僅含油兩類。含油的溶液/各種化合物均勻分布在水中；而含水和油的則是乳化油、蠟水。
油基潤滑劑
油基潤滑產品在某些特定領域也有一定的使用需求，如復雜的鋼質發動機氣門、航空有色金屬及汽車輪轂等鍛件。
隨著油基產品的不斷發展，新型油基鍛造潤滑劑技術大量使用了過去不曾使用的添加劑。現如今對先進材料添加抗磨損添加劑、摩擦修復劑、研磨石墨以及含有高分子聚合物的添加劑等，大大提升了油基鍛造潤滑劑產品的性能。這種潤滑劑可以在工藝過程中使用更少的潤滑劑達到相同的效果。并且使鍛造現場的環境與安全問題也得到大幅度改善。
整個鍛造生產的成本中，模具費用是鍛件成本的主要組成部分，一般占生產成本10%～25%，因此提高模具壽命可減少鍛件生產成本中的模具成本。生產過程中，噴淋潤滑環節是延長鍛造模具壽命的重要組成部分。鍛造生產中，鍛造潤滑劑成本僅占2%左右，但是對鍛造模具壽命起著決定性作用。
展開 用無梯度仿生技術對疊層復合材料方板開孔形狀優化
用無梯度仿生技術對疊層復合材料方板開孔形狀優化
劉毅 金峰
清華大學水利水電工程系
摘要:為了改善疊層復合材料方板孔周應力分布,采用一種無梯度仿生技術——固定網格漸進優化方法，建立了等限制Tsai-Hill準則——即使孔周的限制Tsail-Hill值更加均勻，來求解切孔形狀優化問題。用各向同性材料方板在二軸拉力荷載下單孔形狀優化的例子驗證了方法的正確性。研究了按照[+/-45度/0度/90度]對稱擱置的碳纖維/環氧樹脂材料準各向同性疊層復合材料方板受單位和拉減荷載的例子。優化后的控形在Tsail-Hill強度值的均勻度上比正方形開孔有了顯著的改善，計算結果比傳統的漸進優化方法更精確和更光滑。
關鍵詞：疊層復合材料，固定網格，漸進優化方法，形狀優化
內容簡介：
1 基于等限制Tsail-Hill值準則的FG ESO方法
2 本文方法驗證
3 準各向同性層合方板開孔形狀優化
3.1 工況 1
3.2 工況 2
4 總結
用無梯度仿生技術對疊層復合材料方板開孔形狀優化.pdf
展開 小米發布仿生四足機器人“鐵蛋”！解讀背后的建模和仿真技術
今天為大家介紹一下基于Adams&Matlab的聯合仿真技術。
參考文獻：吳潯煒,左鵬.四足機器人trot步態聯合仿真分析[J].農業裝備與車輛工程,2021,59(2):135-139.
首先，利用SolidWorks建立四足機器人的三維模型，在Adams中建立虛擬樣機，設置環境模擬量模擬四足機器人在現實環境中的運動和狀態。
然后，為實現四足機器人穩定行走，需要實時地對四足機器人狀態進行分析和控制。Adams和Matlab的聯合仿真可實現這一過程。整個過程中Adams虛擬樣機作為被控制對象，需要從Matlab中獲得驅動數據。Matlab則需要虛擬樣機的實現狀態來調整控制程序。
在相同的關節輸出力矩的情況下，腿的質量/轉動慣量越小，則被控響應速度越快。機器人在從高處下落這種情況時，腿著地瞬間，關節速度瞬間突變。如機器人腿的轉動慣量過大，將會給腿連桿產生較大的沖擊力矩，而損壞腿或足。尤其是如果采用較高減速比的減速器來驅動關節，那么電機轉子本身的轉動慣量等效到腿關節上后將會很大，使得在關節速度突變這種情況下，很容易損壞減速器。
為獲得更好的運動效果，可采用五次多項式軌跡進行足端軌跡規劃，并在機器人行走前對 4 條腿的初始位置進行調整，使得在行走過程中，重心相對于支撐腳連線的運動盡量保證前后對稱，提高行走過程中機身穩定。
最后，根據仿真結果對設計方案進行優化，提高機器人結構的合理性。
理論就說到這了，如果想親自體驗一番的話，可以掃碼領取北鯤云2000核時免費體驗券在北鯤云超算平臺進行仿真模擬計算。
展開 五金沖壓件加工廠潤滑技術員的職責
每個生產廠家都離不開技術人員，你聽說過潤滑技術員嗎？今天就來帶你了解下五金沖壓件加工廠的潤滑技術員的職責。潤滑技術員的工作內容如下：
1.組織廠設備潤滑管理工作，擬定各項管理制度及有關人員的職責范圍，經領導批準公布并貫徹執行；
2.制定每臺設備潤滑材料和擦拭材料消耗定額。根據設備開動計劃，提出全年、季度、月份的需用申請計劃交供銷部門及時采購；
3.會同廠有關試驗部門對油品質量進行試驗提出解決措施；
4.編制全廠設備潤滑圖表和有關潤滑技術資料供潤滑工、操作者和維護人員使用；
5.指導車間維修工和潤滑工處理有關設備潤滑技術問題，并組織業務學習；
6.對潤滑系統和給油裝置有缺陷的設備，向車間提出改進意見，通過設備科長有權停止繼續使用；
7.根據沖壓件加工工藝要求和規定，提出切削冷卻液的種類、配方和制作方法；
8.編制冷卻液配制工藝，指導廢油回收和再生；
9.熟悉國內外有關設備潤滑管理經驗和先進技術資料，提出有關設備潤滑方面的合理化建議，不斷改進工作，并及時總結經驗加以推廣；
10.組織新潤滑材料、新工具、新潤滑裝置的試驗、鑒定推廣，對精、大、稀設備潤滑材料代用提供意見。
展開 小鵬機器人“貓步”刷屏背后：一場自研芯片到仿生軀體的技術豪賭
據介紹，IRON 擁有全新的「類人骨骼結構」、仿生肌肉系統以及「全覆蓋柔性皮膚」，機械感大幅降低，觀感更接近真實的人類。
關鍵技術解析
1、“大腦”
小鵬IRON：全棧自研的“擬腦”架構
核心技術：其核心是基于3顆自研圖靈AI芯片的中央計算單元，算力高達2250 TOPS。在此基礎上，構建了獨特的VLA與VLM模型協同的“大小腦”模型。
技術深度：第二代VLA模型實現了從視覺信號到動作指令的端到端直接輸出，無需將感知結果轉換為語言再進行規劃，這大幅提升了決策效率，是實現高度擬人化交互的關鍵。你可以將其理解為，它的“大腦”在思考時，更像是在“模擬”人類的直覺反應與條件反射，而非一步一步的邏輯計算。
戰略意圖：小鵬旨在構建一個從芯片、模型到硬件的完整技術閉環，確保其在未來機器人生態中的主導權。
2、“小腦”與“神經”
機器人的“小腦”負責平衡與運動控制，是其靈活性的體現。
小鵬IRON：仿生優先的“肌腱”控制
其仿生脊椎和肌肉設計不僅是外形上的模仿，更是運動控制理念的體現。這種設計旨在模擬人體的柔順性和能量吸收能力，使其行走姿態（如“貓步”）更自然，對意外沖擊（如被碰撞）有更好的容錯性。
3、“軀體”：硬件本體的工程哲學靈巧手：小鵬IRON的22自由度靈巧手最為復雜，目標是實現極致的擬人化精細操作；關節：小鵬追求更高扭矩密度、更小體積的關節模塊，這是實現機器人輕量化和高負載的關鍵。小鵬提到的諧波關節小型化是核心突破。能源：小鵬IRON首發應用的全固態電池是一個重要亮點，旨在解決續航、安全和重量的核心痛點。相比特斯拉、1X 等高喊2026年量產口號的玩家，小鵬顯得更為克制。官方計劃2026實現IRON的量產，但只會在自有商業場景中使用——優先進入“三導”場景：導覽、導購和導巡。
展開 融合電子與生物學，看3D打印仿生眼背后的3D打印技術
不久前，美國明尼蘇達大學Michael McAlpine研究團隊在《先進材料》(Advanced Materials)期刊上發表了新的研究成果-3D打印仿生眼。研究團隊通過一種復合材料3D打印機以及導電的油墨材料，在玻璃半球的自由曲面上制造出圖像傳感陣列。
本期，3D科學谷就與谷友一起來了解明尼蘇達大學團隊在制造3D打印仿生眼時所使用的3D打印技術。
電子技術與生物學相融合
McAlpine研究團隊所從事的領域屬于將生物電子學領域，他們通過復合材料3D打印技術，在自由曲面和基底上制造打印納米級的電子油墨。通過3D打印技術，研究團隊能夠將有源電子設備與生物學相結合，制造自由幾何形狀的仿生器官，例如仿生眼、智能假肢。
明尼蘇達大學Michael McAlpine的團隊正在研究多種3D打印材料，用于制造生物電子裝置，左邊第一張圖即為前不久發布的3D打印仿生眼。圖片來源：明尼蘇達大學。
生物體的器官、組織是柔性的、三維的，并且對溫度敏感，而通常功能電子器件是平面的、剛性的，如果通過常用技術來制造仿生電子裝置，與生物學(人體)的器官、組織的特性并不相符。
3D科學谷了解到，明尼蘇達大學研究團隊解決以上問題的方式是使用3D打印技術，提供自由幾何形狀的制造。該方法解決了許多可能性：（1）使用3D打印實現個性化的多功能設備架構; （2）采用納米油墨作為引入各種材料功能的有利途徑; （3）3D打印一系列功能性墨水，以實現從生物到電子的各種材料的交織。
3D打印提供了一個多尺度平臺，可以結合功能納米級墨水，創建微尺度特征，并最終創建宏觀打印對象。
展開 GE研發仿生檢修機器人，新技術如何為發動機進行“微創手術”？
據簡單飛行網站（SimpleFlying）9月10日報道稱，通用電氣集團（GE）航空航天研究所與紐約賓漢姆頓大學合作，研發出了一款仿生檢修機器人Sensiworm，能進入發動機內部結構中，探查潛在的安全隱患。
報道稱，這一技術為提升飛機檢測效率，縮短飛機運行成本提供了新的可能。
GE航空發動機
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蠕蟲機器人的仿生學原理
報道稱，Sensiworm仿生機器人自帶內置電源和機載系統，通過仿生學原理可模擬尺蠖的蠕動姿態，鉆入結構復雜的航空發動機內部檢測故障，這樣可排查到發動機內細微角落，不會像內窺鏡那樣留下死角，更不必反復拆卸發動機。
靠身體蠕動前行的尺蠖。
當Sensiworm仿生機器人進入發動機后，其頭部安裝的攝像頭會實時反饋拍攝畫面，幫助技術人員識別零部件內，可能出現的裂縫、腐蝕等問題。
而機器人周身安裝的傳感器，能嗅出氣體泄漏并測量發動機部件隔熱涂層的厚度。
Sensiworm能夠在曲面上蠕動前行。
報道稱，Sensiworm仿生機器人的能力，能夠給航空發動機來一場“微創手術”。
不過，目前Sensiworm僅能做到對發動機部件的檢測。研發人員未來的目標是，在其發現缺陷后，能夠通過自主維修能力對部分發動機問題進行維修。
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