愛荷華州立大學(xué)、亞利桑那州立大學(xué)和弗吉尼亞理工學(xué)院的研究團隊獲得美國國家科學(xué)基金會（NSF）200萬美元資助，旨在開發(fā)能夠在高溫環(huán)境下實現(xiàn)自潤滑的耐磨金屬合金。該項目由副教授Wenjun Cai和Yao Fu牽頭。

傳統(tǒng)液態(tài)潤滑劑在約600攝氏度以上會失效，而常規(guī)固體潤滑劑易氧化或失去效能。研究團隊受鋁材表面形成鈍化氧化膜防海水腐蝕的啟發(fā)，提出將通常被視為降解機制的氧化過程轉(zhuǎn)化為功能性響應(yīng)。通過調(diào)控材料成分與微觀結(jié)構(gòu)，使合金在運行過程中表面生成穩(wěn)定且低剪切力的尖晶石氧化物層，從而在保持基體高強度的同時實現(xiàn)自潤滑。

團隊將聚焦復(fù)雜濃合金（Complex Concentrated Alloys, CCAs）的開發(fā)。這類前沿材料通過大致等比例的多種合金元素混合，在基體中形成隨機原子構(gòu)型以維持高溫強度，同時促進表面尖晶石氧化物的生成。增材制造技術(shù)在此過程中引入獨特的微觀結(jié)構(gòu)、缺陷分布與殘余應(yīng)力，這些變量雖增加了工藝復(fù)雜性，但也為調(diào)控表面氧化行為提供了新的設(shè)計空間。

研究采用“理論-模擬-增材制造-高通量實驗-表征-摩擦學(xué)-機器學(xué)習(xí)”閉環(huán)框架。團隊首先通過計算預(yù)測可能形成穩(wěn)定尖晶石、保留高溫強度并符合預(yù)期氧化路徑的成分組合，隨后進行實物制造與測試。實驗數(shù)據(jù)將反饋至計算與機器學(xué)習(xí)模型，以迭代優(yōu)化下一輪實驗方案，從而降低合金研發(fā)的盲目性。

該技術(shù)主要面向發(fā)電設(shè)備、航空航天渦輪機及船舶與軍事裝備中的摩擦組件（如軸承、密封件、渦輪接口）。自潤滑金屬有望替代傳統(tǒng)潤滑系統(tǒng)，提升部件在高溫高磨損環(huán)境下的運行效率、使用壽命與維護可靠性。項目Zui終目標(biāo)是構(gòu)建可復(fù)用的材料發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施，開放數(shù)據(jù)集、物理引導(dǎo)的機器學(xué)習(xí)模型及逆向設(shè)計工具，打通成分、工藝與氧化、力學(xué)、摩擦磨損性能之間的關(guān)聯(lián)。