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在表面纹理制造领域，传统与非传统加工方法存在诸多弊端。研究人员开展了基于氧化亚铁硫杆菌（A.F）的掩模辅助喷射生物加工（MJBM）研究。结果显示，MJBM 效率高、偏差小、能提升表面摩擦性能，为绿色制造提供新方向。
在当今科技飞速发展的时代，表面纹理制造技术在众多领域都有着极为重要的应用。无论是在提高能源利用效率、保障信息精准传输，还是在强化表面防护、助力生物医学创新等方面，它都发挥着不可或缺的作用。然而，传统的微铣削加工技术存在明显的缺陷，容易在加工过程中产生表面热影响区，而且要加工出高精度的微观结构，就必须依赖先进且昂贵的设备，这无疑大大增加了生产成本。而激光加工、电火花加工、电化学加工以及化学加工等非传统加工方法，虽然加工效率较高，可它们在加工过程中会产生大量的副产物，消耗过多的能源，还会排放出对环境有害的物质，这给环境保护和可持续制造业的发展带来了巨大的挑战。
在这样的背景下，生物加工技术作为一种绿色环保的制造方式，逐渐走进了人们的视野。它巧妙地将微生物的代谢活动融入到加工过程中，不仅能显著减少对环境的负面影响，避免使用有害化学物质，降低生产成本，还能有效防止工件出现热影响区。但美中不足的是，生物加工技术也存在一些局限性，比如材料去除率（MRR）相对较低，加工时间往往较长，像传统的浸泡和振荡加工方式，加工时间常常要达到数小时甚至更久，这在对时间要求极高的大规模工程应用中，成为了一大阻碍。而且，振荡加工时还经常出现微结构的底切现象，严重影响了微结构制造的精度，进而限制了表面性能的提升。
为了解决这些难题，来自未知研究机构的研究人员开展了一项极具创新性的研究 —— 基于氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans，A.F）的掩模辅助喷射生物加工（Mask-assisted jet biomachining，MJBM）技术研究，并将成果发表在《Bioresource Technology》上。这项研究成果意义重大，它为表面纹理制造提供了一种全新的、更加环保和可持续的解决方案，有望推动绿色制造技术迈向新的高度。
研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。首先是微生物培养技术，对 A.F 进行培养，通过迭代传代的方式来增强微生物的活性。其次是掩模辅助喷射加工技术，利用该技术在磷锡合金（ZCuSn10Pb1）表面制造功能性微结构。此外，还运用了多种性能检测技术，用于分析材料去除率、加工质量、微观结构特征、表面质量以及表面摩擦学性能等。
下面来看看具体的研究结果：
- 生物加工方法对材料去除率的影响：研究发现，MJBM 的材料去除率表现十分出色，它分别比浸泡法高出 58.94 倍，比振荡法高出 4.97 倍。这一数据充分证明了 MJBM 在提高材料去除效率方面的巨大优势。
- 生物加工方法对加工质量的影响：与浸泡和振荡法相比，MJBM 在制造微凹坑时，尺寸偏差明显更低，这表明该方法能够更精准地控制微结构的尺寸，有效提升加工质量。
- 微观结构的材料去除特征和表面质量：通过对微观结构的深入分析，研究人员明确了 MJBM 在材料去除过程中的特点，以及该方法对表面质量的影响，为进一步优化加工工艺提供了重要依据。
- 纹理化表面的摩擦学性能评估：研究结果显示，与光滑表面相比，经过 MJBM 处理后的纹理化表面摩擦系数最高可降低 56.4%。这一结果表明，MJBM 技术能够显著提升表面的摩擦学性能，在实际应用中具有重要价值。
在研究结论和讨论部分，研究人员指出，MJBM 能够在磷锡合金表面成功制造出具有多种微观结构的纹理化表面，极大地改善了表面的摩擦学性能。其材料去除过程主要依赖微生物离子转化引发的化学蚀刻作用。此次研究系统地探讨了 MJBM 在不同加工方式下的加工特性，对其环境影响、能源效率和热效益进行了全面分析，还深入评估了纹理化磷锡合金表面的摩擦学性能。这一系列成果为解决工程表面制造面临的难题提供了具有环保意识的创新方案，对推动清洁、可持续的工业生产发展意义非凡。它不仅为生物加工技术在表面纹理制造领域的应用开辟了新的道路，还为绿色制造技术的进一步发展提供了宝贵的理论和实践经验，有望引领该领域朝着更加环保、高效的方向不断前进。
