本文以仿生非光滑理论为依据,与孕镶金刚石钻头的结构设计制造理论和技术紧密结合,目的是把非光滑理论合理地应用在孕镶金刚石钻头中,来提高钻进效率和钻头寿命,降低成本。 对典型土壤动物非光滑体表在土壤、水或空气中的减粘脱附降阻和耐磨的特性进行较系统的分析总结,为非光滑特性在与岩石接触的界面中的应用提供理论依据,是对该理论适用范围的一种有意义的拓宽。 建立了钻头性能测试微钻实验装置,为微钻试验顺利进行提供条件、节省了研究费用。用试验优化法对金刚石浓度、粒度进行优化选择,得出磨耗比最大的金刚石浓度与粒度的较优组合。 对孕镶金刚石钻头进行了深入的分析,提出了非光滑特性在钻头应用中要具备可自生功能才能充分提高钻头性能,总结出一种可自生工艺方法,初步掌握了有关造坑材料的混料和装料两项关键技术。对仿生微钻头和Φ59仿生钻头进行等压和等比压试验,得出仿生钻头的时效较普通钻头高、单位能耗较普通钻头少,寿命有增长的趋势,加工成本降低。 本文的研究为提高钻头性能提供了新的思路,填补了仿生学在钻探领域应用研究的空白。