减少摩擦、降低磨损是摩擦学重点关注的内容之一,也是影响人类节约资源坚持绿色发展因素之一,所以超滑逐渐成为研究的热点。目前固体界面超滑研究多集中在微纳尺度,但微纳超滑的实现大多需要严苛的条件,因此很难推广到宏观的工程应用中。本研究基于仿生思想设计出多种表面结构,旨在实现宏观尺度下的超低摩擦力甚至超滑。具体的研究内容如下:（1）通过研究分析自然界中反常的摩擦行为,设计了两种仿生结构互动表面,即扇形轮-阜摩擦副和圆形轮-阜摩擦副。阐述了不同结构表面的运动原理与设计方法,分别构建了扇形和圆形轮的静力学与动力学模型,并以此分析表面间的超低阻力。基于静力学模型定义了滑动阻力的理论上限,采用Runge-Kutta法求解了动力学方程,研究了等效滑动摩擦与表面结构相关参数间的关系,包括几何尺寸、阵列布局、摆动频率和接触面的相对滑动速度。分析结果表明,优化的参数可减少接触面相对滑动时的能量损失,从而导致等效摩擦系数接近于零。（2）分别对提出的扇形轮-阜和圆形轮-阜摩擦副进行了有限元动力学仿真。研究了法向压力给定时不同切向拉力对摩擦副运动状态和摩擦力的影响。数值模拟结果显示,在合适的拉力条件下,摩擦副不仅可平稳滑动,而且摩擦力也远小于正压力,可以实现超滑状态。基于理论分析与有限元模拟的指导,设计了超低摩擦系数的测量方法,并依次对扇形轮-阜和圆形轮-阜摩擦副进行了试验验证。实测结果证明,两种摩擦副均可在一维滑动中实现超低摩擦现象,最小等效摩擦系数可达到0.005。（3）在扇形、圆形二维轮-阜模型的基础上,提出了一种三维的球面轮-阜摩擦副机理,并据此制备了磁约束摆锥-点阵表面结构试件。采用本研究提出的测量方法在自研发试验平台上对其进行测试,结果证明,球面轮-阜摩擦副可在二维平面内的多个方向达到宏观超滑状态,测量的最小等效摩擦系数可低于0.0008。表面结构间的相互作用导致特定摩擦行为的现象为摩擦学的研究提供了新思路。与其他能够实现宏观超润滑性的技术相比,本研究设计的摩擦副不需要润滑剂,在干滑动中仍然可以产生超低的摩擦系数。由于可以在经典的静力学框架下分析摩擦副表面结构的接触特性,轮-阜互摩擦副的概念为摩擦设计和操作的发展提供了很大的空间。因此,在本研究提出的机理下可发明出更多的表面结构以减少滑动摩擦。由于宏观超滑在工程中具有巨大的应用潜力,且轮-阜摩擦副产品易于产业化,本研究具有重要的理论和经济价值。