表面功能结构制造研究进展_汤勇

机 械 工 程 学 报

JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING 第46卷第23期 2010年12月

Vol.46 No.23 Dec. 2010

DOI ：10.3901/JME.2010.23.093

表面功能结构制造研究进展*

汤 勇1 周 明2 韩志武3 万珍平1

(1. 华南理工大学机械与汽车工程学院 广州 510640； 2. 江苏大学光子制造科学技术中心 镇江 212013；

3. 吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验室 长春 130025)

摘要：表面功能结构制造不同于传统的机械加工，是在工件表面加工制造出各种不同形貌、不同尺度、不同维数并具有不同功能的结构。表面功能结构涉及学科多，应用范围广，已成为传统高能耗产业节能降耗的有效途径；是高技术产业如微/光电子、国防、汽车、先进农业机械等进一步提高设备和产品性能的关键；也是促进新兴产业如新能源的发展，增强其自主创新能力的突破口。表面功能结构的研究已从局部工艺性的加工技术研究逐步发展到多学科交叉的整体性设计、制造科学问题及其关键技术的研究。表面功能结构种类繁多，根据尺度、维数和功能对表面功能结构进行分类；综述各类表面功能结构的特点、国内外研究现状以及应用；分析各研究领域存在的问题，并对表面功能结构制造的发展趋势进行预测。 关键词：表面功能结构 微细功能结构 复合/耦合功能结构 中图分类号：F416.4

Recent Research on Manufacturing Technologies

of Functional Surface Structure

TANG Yong 1

ZHOU Ming 2

HAN Zhiwu 3 WAN Zhenping 1

(1.School of Mechanical and Automotive Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640;

2. Center for Photo Manufacturing Science and Technology, Jiangsu University, Zhenjiang 212013;

3. Key Laboratory of Terrain-Machine Bionics Engineering of Ministry of Education, Jilin University

Changchun 130025)

Abstract ：Different from traditional machining processes, the manufacturing technology of Functional Surface Structure, aims to

produce structures of various morphologies, scales, dimensions and functions on machined surfaces. Functional surface structure relates to many disciplines and shows its advantages in many technical applications. It can play a crucial role in promoting energy efficiency and emissions reductions in conventional energyintensive industries, enhancing the performance of the equipments in advanced opto-electronics industry, defense industry, automotive industry and agricultural engineering, and stimulating the development of new industries, e.g. new energy. The research of the functional surface structure is extending from special manufacturing processes to multi-disciplines integrated design, scientific problems and key technologies in manufacturing engineering. Various functional surface structures are classified according to their scales, dimensions and functions, and their specific characters are discussed in detail. The latest research and applications, the challenges and future trends of functional surface structures are also presented and analyzed.

Key words ：Functional surface structure Micro functional structure Composite / coupling functional structure

0 前言

表面功能结构制造是近30年发展起来的新兴

∗ 国家自然科学基金资助项目(U0834002, 50930005)。20091215收到初稿，20100322收到修改稿

多学科交叉研究领域。进入21世纪，人类面临的能源危机、环境污染问题日益突出，表面功能结构的研究已经成为国内外许多学科领域的研究热点。与传统加工不同，表面功能结构制造是在物体表面加工制造出具有各种不同形貌、不同尺度、不同维数和不同功能的结构[1]。表面功能结构种类繁多，形