美國國家科學(xué)基金會（NSF）向弗吉尼亞理工大學(xué)牽頭的研究團(tuán)隊(duì)撥款200萬美元，用于開發(fā)適用于極端高溫環(huán)境的自潤滑、耐磨金屬合金。該項(xiàng)目由弗吉尼亞理工大學(xué)材料科學(xué)與工程系副教授蔡文君（Wenjun Cai）與航空航天與海洋工程系副教授傅堯（Yao Fu）共同領(lǐng)導(dǎo)，聯(lián)合亞利桑那州立大學(xué)與愛荷華州立大學(xué)開展。

傳統(tǒng)液體潤滑劑在約600°C以上會失效，而多數(shù)固體潤滑劑易氧化或喪失效能。研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將氧化過程轉(zhuǎn)化為材料功能的一部分。目標(biāo)合金將具備強(qiáng)韌的金屬內(nèi)核，并在高溫運(yùn)行條件下于表面生成穩(wěn)定的低剪切力氧化物層，從而在接觸面直接提供潤滑作用，且該氧化層有望在部件持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中自我再生。

團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)探索復(fù)雜濃度合金（CCAs），通過引入多種主元素?cái)U(kuò)大成分設(shè)計(jì)空間，以調(diào)控強(qiáng)度、相穩(wěn)定性、擴(kuò)散速率及氧化行為。核心假設(shè)認(rèn)為，構(gòu)型熵有助于穩(wěn)定大塊合金基體，同時促進(jìn)表面形成穩(wěn)定的尖晶石結(jié)構(gòu)氧化物。研究將結(jié)合計(jì)算模擬初步篩選具備高溫強(qiáng)度與理想氧化路徑的成分候選者，隨后進(jìn)行實(shí)體制造與測試。

增材制造在本項(xiàng)目中不僅是成型手段，更作為材料設(shè)計(jì)的變量參與閉環(huán)開發(fā)。研究人員可利用3D打印工藝產(chǎn)生的獨(dú)特微觀結(jié)構(gòu)、缺陷分布與殘余應(yīng)力來影響擴(kuò)散與氧化過程，從而同步優(yōu)化加工參數(shù)與合金成分。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)將反哺計(jì)算與機(jī)器學(xué)習(xí)模型，減少傳統(tǒng)大成分空間探索中的試錯成本。

該項(xiàng)目還致力于構(gòu)建開放的材料研發(fā)框架，產(chǎn)出可復(fù)用的數(shù)據(jù)集、計(jì)算工作流、物理引導(dǎo)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型及逆向設(shè)計(jì)方法，未來可拓展至其他材料發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域。目前項(xiàng)目處于早期研究階段，團(tuán)隊(duì)尚未公布確定的合金配方或定量的高溫摩擦磨損性能數(shù)據(jù)。相關(guān)成果若成功實(shí)現(xiàn)，有望降低極端溫度系統(tǒng)的摩擦、磨損與維護(hù)需求。