近日，在国家自然科学基金重点项目（批准号：51935006）的资助下，由清华大学摩擦学国家重点实验室雒建斌院士和马天宝副教授团队牵头，联合中国科学院兰州化学物理研究所王廷梅研究员团队以及中国空气动力研究与发展中心廖达雄研究员团队，解决了低温摩擦机理、低温润滑技术和低温轴承测试技术等多项关键理论与技术难题，研究成果应用于低温风洞核心部段。
建造大型低温风洞对于我国大型飞机重点型号的自主研制具有重大意义。为满足试验雷诺数要求，大型低温风洞内部部段设备及零部件需要长期运行在低温、大温度交变（-163℃~50℃）极端工况下，特别是风洞内部核心部段中关键执行机构运动副的摩擦和磨损等问题会大幅降低机构运动精度和稳定性，影响风洞试验测量精度和关键零部件使用寿命及安全性。
项目组针对低温摩擦机理和低温润滑技术等关键理论和技术挑战开展了系统研究。发展了聚合物摩擦的反应粗粒化跨尺度模拟方法，揭示了非热效应促进摩擦相变的低温超滑机制；提出了具有梯度润滑结构的聚合物基自润滑衬垫设计思路，成功研制了-163℃低温下兼具韧性和优异润滑性的织物衬垫；攻克了极低温宽温域（-163℃~50℃）/高真空（≤5×10-5Pa）/可变气压氮气（19kPa~101kPa）等极端环境轴承测试技术难题，成功研制了具有自主知识产权的模拟服役工况轴承测试及原位观测平台，将为我国航空航天等领域装备关键零部件研制提供支撑。
相关基础研究发表于Nano Letters、Small、ACS Appl. Mater. Interfaces等期刊，共获7项国家发明专利授权。所研制的低温自润滑关节轴承，通过了-163℃氮气环境3万摆次的寿命试验考核，与某进口品牌自润滑关节轴承试验对比，低温摩擦系数可降低30%以上，为低温风洞建设提供了关键零部件。
图1 自主研制的低温宽温域关节轴承测试及原位观测平台
图2 所研制轴承的低温服役性能及在低温风洞中的应用
（工材科学二处：朱明亮、叶鑫供稿）