综述：未来功能表面：纹理与涂层的协同整合以实现卓越性能

这篇综述系统探讨了表面纹理化（LST）与功能涂层（PVD/CVD）的协同效应，聚焦其在摩擦学（COF）、耐磨性（WS2涂层）及生物相容性（如医用植入物）领域的突破性应用，为航空航天、海洋工程等跨学科领域提供创新表面工程解决方案。

　　

表面纹理化与涂层的协同革命

表面纹理化

通过激光加工（LBM）或增材制造（AM）在材料表面构建微纳结构（如凹坑、沟槽），这些结构可作为微储油腔，显著提升流体动压润滑（EHL）性能。在机械密封件中，纹理化表面能将润滑剂保有量提升40%，磨损率降低60%。

功能涂层技术

物理气相沉积（PVD）制备的氮化钛（TiN）涂层硬度达2000 HV，而化学气相沉积（CVD）金刚石涂层摩擦系数（μ）低于0.1。但单一涂层易发生界面剥离，尤其在海洋高盐环境中涂层失效速度加快3倍。

协同增效机制

激光纹理化后沉积WS₂涂层的刀具，在干切削测试中切削力下降35%，寿命延长8倍。其机理在于：1）微凹槽储存固体润滑剂；2）涂层-基底机械互锁使结合强度提升90%；3）纹理引导应力分布，延缓裂纹扩展。

生物医学突破

316L不锈钢经飞秒激光纹理化后涂覆聚乙二醇（PEG）溶胶凝胶，金黄色葡萄球菌粘附率降低98%。该技术已用于人工关节表面处理，磨损颗粒释放量减少至传统工艺的1/20。

海洋工程应用

钛合金表面构建20μm级蜂窝纹理并复合氟硅涂层，在模拟海水环境中表现出超疏水性（接触角>150°），藤壶附着量下降99%，腐蚀电流密度降低2个数量级。

现存挑战

大规模生产时纹理精度控制仍是难点——目前激光加工1m²钛板需12小时，成本达常规处理的8倍。新兴的卷对卷（R2R）纳米压印技术有望将加工效率提升20倍。

未来展望

智能响应涂层（如pH敏感型水凝胶）与动态可调纹理的结合，或将开创表面工程新纪元。初步实验显示，温度响应型纹理在40℃时能自动改变深度15%，实现摩擦系数的实时调控。