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    简报(总第328期)

    日期 2002-02-26   来源:   作者:  【 】   【打印】   【关闭

    简报 第2期 总第328期 委办公室 02-2-26 -------------------------------------------------------------------------------- 我国纳米薄膜润滑理论研究取得重大突破 ——被国内外著名专家认为是“在摩擦学的学科 前沿问题上作出了创造性贡献”   本文提要:在国家自然科学基金多个项目的连续资助下,由清华大学摩擦学国家重点实验室温诗铸院士、雒建斌教授等人组成的课题组所承担的“纳米润滑理论和实验研究”项目,成功研究了纳米级润滑膜的动态测试技术,揭示出纳米级薄膜润滑的许多新特性,进而建立了薄膜润滑理论并在薄膜润滑机理、模型和润滑状态的划分等方面处于国际领先地位。该项工作获得了国内外著名专家的高度评价,被认为是“在摩擦学的学科前沿问题上作出了创造性贡献”,“具有重要的理论意义和很大的科学价值”。该项成果分别获得了1995年度教育部一等奖两项, 1996年度国家发明奖三等奖和2001年度国家自然科学奖二等奖。   薄膜润滑的研究是机械润滑领域中重要的研究方向之一。许多低速、重载、高温和低粘度润滑介质的机械设备,许多高科技机械装备和超精密机械的摩擦副(两个相互运动接触的表面)常常处于纳米量级(几个~几十纳米)的润滑状态(该状态被称为薄膜润滑状态)下工作。由于人们对这种润滑机理的认识还很少,从而成为现代摩擦学研究的一个热点。   从润滑理论发展来看,自雷诺(Reynolds)提出流体动力润滑理论(1886年)后,相继出现了边界润滑(1921年)和弹性流体动力润滑(1949年)理论。但是,在弹流润滑和边界润滑之间存在一空白带,即随着润滑膜厚度的减薄,润滑状态可以经历以下过程:流体动力润滑→弹流润滑→纳米薄膜润滑→边界润滑→干摩擦。弹流润滑如何转化为边界润滑以及过渡状态的物理本质是什么?润滑性能和机理如何?这些均是润滑理论上的重大遗留问题,从实验和理论上开展薄膜润滑研究具有重要的学术意义和工程应用价值。   要探索薄膜润滑特性,首先必须解决纳米级润滑膜的动态测量。许多机械由于加工精度误差较大和安装误差而导致运动不平稳,加上外界干扰(如振动、光源、外界光变化)的影响,使得纳米级薄膜润滑状态的实现、保持及测量变得非常困难。因此,研究一种快速、准确、抗干扰能力强的动态膜厚测量方法成为首先必须解决的关键问题。   课题组创新研制出NGY-3型纳米级润滑膜厚度测量仪,实现了纳米润滑膜性能的稳定测量。润滑膜测量范围可达0-500 nm; 垂直、水平方向分辨率分别可达0.5 nm和1 mm,速度控制范围为0.2-1900 mm/s,为探索纳米级薄膜润滑理论奠定了基础。   为了解决多年来润滑理论中有两大悬而未解问题,即在弹流润滑和边界润滑之间的润滑状态和特征,润滑膜的失效准则。该课题组采用自己研制的纳米测量仪,对薄膜润滑理论进行了深入研究,取得了以下创新性工作:①首次提出以纳米膜为特征的薄膜润滑是填补弹流润滑与边界润滑之间空白的新型润滑状态;②首次提出了薄膜润滑的物理模型,并建立了弹流润滑与薄膜润滑间的转化关系以及膜厚与工况因子的关系;③发现了纳米级润滑膜时间效应,并提出其产生原因;④研究了电场对纳米润滑特性的影响;⑤建立了纳米级润滑膜的失效条件;⑥提出了新的润滑状态划分方法。   本项目理论成果在国内外刊物上共发表科研论文60余篇,其中SCI收录论文40余篇,SCI他人引用70余篇次。   该项工作获得了纳米摩擦学领域的国内外著名专家,包括美国的格雷尼克(Granick)、伊色尔雷(Israelachvili)、亚森(Ryason)、捷克专家哈托(Hartl)、 库帕卡(Krupka)、 (波里丝库克(Poliscuk)、英国的斯伯克(Spikes)等的高度评价。他们认为该项工作是 “在摩擦学的学科前沿问题上作出了创造性贡献”;“具有重要的理论意义和很大的科学价值”;“将润滑膜区分三种特性膜,即流体膜、有序液体膜和边界吸附膜,是对润滑研究的一个重要贡献”;“薄膜润滑架起了流体动力润滑和边界润滑之间的桥梁”。 -------------------------------------------------------------------------------- 责任编辑:沈林福 电话:62327085传真:62326879



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