减少摩擦对水下航行器、管道运输、医疗器械、外太空减阻等诸多领域具有重要意义。船舶减阻可以提高航行速度，增加航行距离。管道减阻有助于页岩气、石油和其他资源的开采和运输。此外，减阻还有利于保持航天仪器的稳定，并延长其在外太空的使用时间，在医疗领域可以减轻患者的痛苦。不同领域的减阻往往伴随着不同的问题，其解决策略也不同，例如：通过多巴胺、聚乙二醇等共价结合的润滑材料解决润滑剂与基底结合不牢的问题，采用
pH
、光热等响应性释放的润滑材料延长润滑剂使用时间，采用原位交联的方法形成均匀的、适用于不同形状的涂层，还可以采取多种手段协同减阻，比如将聚合物润滑剂添加到超疏水表面，采用固液复合润滑材料协同增强润滑效果等。
面对众多的润滑减阻材料，有必要对其制备方法和减阻性能进行全面综述。近日，
浙江大学王征科课题组
在《
Applied Materials Today
》上发表了题为《
Polymer-based lubricating drag reducing materials: design and applications
》的综述文章（
Applied Materials Today, 2025, 42: 102624
）。本文主要针对高分子基润滑减阻材料进行讨论，从水下航行器、医疗器械、油气开采与管道运输、外太空装备等不同领域，对聚合物基润滑减阻材料进的设计和应用进行综述，归纳总结了这些材料的制备方法及减阻能力，并对可能的发展方向进行了分析和展望。
图
2 A
）超疏水涂层的减阻机制
，
B
）不同流速下的摩擦阻力
，
C
）不同流量下管道的减阻率。不同转速下旋涂的
ZnO
涂层的
AFM
图像：
D
）
1000 rpm
，
E
）
2000 rpm
，
F
）
3000 rpm
，
G
）
4000 rpm
，和
H
）
5000 rpm
（比例尺
= 5 μm
），以及
I
）不同转速下的颗粒密度和粗糙度。
图
3 A
、
B
）砂纸摩擦和胶带剥离的示意图。
C
、
D
）
磨损循环和胶带剥离循环对接触角的影响
。
E
）不同质量比的
KH550@SiO
2
：STA@TiO
2
复合材料的接触角和
滚动
角
；F
）
STA@TiO
2
-KH550@SiO
2
的
XRD
谱图。
FTIR
：
G
）
STA@TiO
2
和
H
）
KH550@SiO
2
。
图
4 A
）超疏水涂层的制备原理
，
B
）超疏水涂层在
自修复过程中的接触角变化
，
C
）自修复过程中超疏水涂层上的水滴照片
，
D
）超疏水涂层的氢键和自修复过程
，
E
）通过在水下产生气膜来形成超疏水表面的自修复过程。
图
5 A
）具有剪切稳定润滑
性能
的
FAA
油凝胶
，
B
）盲鳗皮肤组织和仿生油凝胶的横截面
，
C
）在交联
PDMS
聚合物网络中含
FAA
的油凝胶
，
D
）受盲鳗启发的船用防污涂料的设
计与响
应机制
，
E
）
CmSLIPS
防污涂层的设计和响应机制。
图
6 A
）
ZASC
纳米球的超润滑
机制，
B
）股骨和胫骨摩擦测试
，
C
）
Ti
6
Al
4
V
圆盘和
PTFE
球的摩擦测试
，
D-L
）
ZASC
在不同负载和往复频率
下的摩擦性能测试。
图
7 A)PBS、HA
水凝胶和
Lipo@HA
水凝胶的摩擦系数
-
时间曲线。
B)PBS
、
HA
水凝胶和
Lipo@HA
水凝胶的摩擦系数直方图。
C)PBS
、
HA
水凝胶和
Lipo@HA
水凝胶的摩擦磨损盘面图像。
D)PBS
、
HA
水凝胶和
Lipo@HA
水凝胶的磨损宽度分析。
E)HA
水凝胶的摩擦系数
-
时间曲线。
F)HA
水凝胶润滑行为示意图。
G)Lipo@HA
水凝胶的摩擦系数
-
时间曲线。
H)Lipo@HA
水凝胶润滑行为示意图。
I)HA
水凝胶磨损后的
SEM
图像。
J)Lipo@HA
水凝胶磨损后的
SEM
图像。
图
8
A)
不同温度下的减阻率随时间的变化。
B)
不同温度下的减阻率。
C)90
°
C
不同系统的减阻率随时间的变化。
D)90
°
C
下不同系统的减阻率。
E)30min
摩擦测试的磨损情况。
F)
钢球磨损痕迹的三维轮廓仪图像。
G)
启动期的放大图。
H, I)
摩擦增加的放大图。
浙江大学硕士生
程玉帅
为本文第一作者，浙江大学
王征科
副教授为本文通讯作者。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.apmt.2025.102624
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