ICS07.080 CCSA40 中华人民共和国国家标准 GB/T47232—2026 仿生结构表面摩擦系数测试方法 Testmethodforcoefficientoffrictionofbiomimeticstructuredsurfaces 2026-02-27发布 2026-09-01实施 国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… 引言 Ⅳ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 测试原理 2 ………………………………………………………………………………………………… 5 测试装置 2 ………………………………………………………………………………………………… 6 试样要求 3 ………………………………………………………………………………………………… 6.1 试样材质 3 …………………………………………………………………………………………… 6.2 试样尺寸 3 …………………………………………………………………………………………… 6.3 试样分类 4 …………………………………………………………………………………………… 6.4 试样准备 4 …………………………………………………………………………………………… 7 测试条件和测试参数 4 …………………………………………………………………………………… 7.1 测试温度和湿度 4 …………………………………………………………………………………… 7.2 润滑条件 5 …………………………………………………………………………………………… 7.3 摩擦头 5 ……………………………………………………………………………………………… 7.4 行程长度 6 …………………………………………………………………………………………… 7.5 滑动方向 6 …………………………………………………………………………………………… 7.6 法向载荷 6 …………………………………………………………………………………………… 7.7 滑动速度 6 …………………………………………………………………………………………… 8 测试步骤 6 ………………………………………………………………………………………………… 8.1 测试前准备及预试验步骤 6 ………………………………………………………………………… 8.2 正式测试步骤 7 ……………………………………………………………………………………… 9 试验数据处理 7 …………………………………………………………………………………………… 10 测试报告 7 ………………………………………………………………………………………………… 附录A(资料性) 各向异性仿生结构表面滑动方向和数据处理示例 9 ………………………………… A.1 各向异性仿生结构表面的滑动方向选择示例 9 …………………………………………………… A.2 各向异性仿生结构表面摩擦系数的数据处理示例 9 ……………………………………………… 附录B(资料性) 测试报告示例 11 ………………………………………………………………………… 参考文献 13 …………………………………………………………………………………………………… ⅠGB/T47232—2026 前 言 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国机械工业联合会提出。 本文件由全国仿生学标准化技术委员会(SAC/TC598)归口。 本文件起草单位:吉林大学、清华大学、北京航空航天大学、北京机械工业自动化研究所有限公司、 西南交通大学、北京工业大学、中能国研(北京)电力科学研究院、国际仿生工程学会、沈阳工业大学、 西安电子科技大学、瑞吉仿生智造技术(杭州)有限公司、山东科技大学。 本文件主要起草人:张志辉、江月、田煜、陈华伟、郭慧、郑靖、秦修功、曹辉、张力文、张彩霞、黄世龙、 姜江、田喜梅、张松、潘珂、陈志凯、王胡军、林志斌、张宝玉、邵艳龙、李好、刘宸旭、任露泉。 ⅢGB/T47232—2026 引 言 仿生结构表面是模仿生物体表面的宏观、微观及纳观三维形貌与物理化学组成,设计制造的新型功 能表面。这类表面主要分为两大类型:一类是由不同形状、尺寸和分布特征的凸起或凹坑/孔等结构特 征单元构成的表面,称为几何非光滑仿生结构表面;另一类是由具有不同材料组成、化学性质和物理属 性的特征单元构成,其力学性质呈非连续分布特征的表面,称为力学非光滑仿生结构表面。 摩擦系数作为影响机械设备表/界面服役安全性、运行效率及使用寿命的关键参数,对仿生结构表 面在不同环境和工况下的实际应用具有决定性作用。由于仿生结构表面在特征单元的尺寸、几何形态、 空间分布及材料组成上具有高度多样性,同时受基体材料力学性能与化学性质差异的影响,其摩擦行为 相较于传统均质光滑表面存在显著差异。因此,以往适用于均质光滑表面的摩擦系数测试方法已难以 准确评估仿生结构表面的摩擦学性能。 为准确评估和比较仿生结构表面的摩擦学性能,避免因结构失效对摩擦系数测试结果造成干扰,获 得能够真实反映仿生结构表面摩擦学性能的摩擦系数数据,有必要建立仿生结构表面摩擦系数测试的 国家标准,以推动其在工程领域的广泛应用。 ⅣGB/T47232—2026 仿生结构表面摩擦系数测试方法 1 范围 本文件描述了仿生结构表面摩擦系数的测试方法。 本文件适用于结构特征单元尺寸在50nm~5mm范围内、基材弹性模量不低于0.1GPa的金属及 合金、无机非金属或高分子材料所构成的仿生结构表面摩擦系数的测量。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件。 GB/T17754—2012 摩擦学术语 3 术语和定义 GB/T17754—2012界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 仿生结构表面 biomimeticstructuredsurfaces 基于仿生学原理,通过模仿生物体表面的宏观、微观及纳观三维结构形态、分布规律与内在物理化 学特征,设计制造出的新型功能表面。 3.2 非光滑表面 non-smoothsurfaces 在界面摩擦系统的光滑固体表面上,存在一种或几种因素导致非光滑效应的表面。 注:非光滑效应为在同一界面摩擦系统中,固体表面本身使切向运动阻力发生规律性变化的各种因素,包括由于外 界环境各种作用造成该表面摩擦状态的变化。 3.3 几何非光滑仿生结构表面 geometricalnon-smoothbiomimeticstructuredsurfaces 在同一个光滑表面的基准面上,由规则或随机分布的几何形状与尺寸大致相同的几何单元体构成 的几何连续表面。 3.4 力学非光滑仿生结构表面 mechanicalnon-smoothbiomimeticstructuredsurfaces 因表面局部区域的材料成分、化学性质或物理属性发生改变,导致相应区域的力学性质发生变化并 呈现力学非光滑效应的表面。 注:根据三维坐标,力学非光滑仿生结构表面(3.4)可分为力学非光滑仿生结构表面(水平方向)和力学非光滑仿生 结构表面(垂直方向)两类,分别指在水平方向和垂直方向上具有力学非光滑效应的表面。在水平和垂直方向 均具有力学非光滑效应的仿生结构表面不在本文件考虑范围之内。 3.5 结构特征单元 structuredfeatureunit 仿生结构表面(3.1)中,具有特定分布规律且能够独立体现其几何形态或力学特征,并可实现其基 础功能的最小单元。 1GB/T47232—2026 3.6 结构特征单元尺寸 structuredfeatureunitsize 几何非光滑仿生结构表面(3.3)上,两个相邻结构特征单元(3.5)投影面几何中心的最大间距尺寸; 力学非光滑仿生结构表面(3.4)中,两个相邻结构特征单元(3.5)几何中心之间的最大间距尺寸。 3.7 摩擦头 frictionblock 垂直于被测试样表面放置,用于对被测试样表面实施摩擦的部件。 3.8 行程长度 strokelength 在往复摩擦测试中,摩擦头(3.7)相对于被测表面的运动轨迹上两个转向点之间的直线距离。 3.9 滑动距离 slidingdistance 摩擦测试中,摩擦副在相对滑动过程中累计经过的总轨迹长度。 4 测试原理 摩擦头固定在配备有载荷和位移传感器的加载装置上,由其上方的位移驱动装置带动,沿垂直方向 上下移动。载荷加载装置用于向被测试样施加预设的法向载荷。同时,位移驱动装置带动固定于平台 上的被测试样按照设定的滑动速度进行往复运动,使仿生结构表面与摩擦头之间产生相对滑动。摩擦 过程中切向摩擦力的绝对值与法向载荷的比值即为该仿生结构表面的