前不久,《Nature》發布的《Sliding and healing of frictional interfaces that appear stationary》引發熱議,該研究成果提出了一個新概念——“界面隱形滑動”,為我們揭開了“靜止”摩擦界面背后的神秘面紗,在微觀尺度下,萬物皆在運動。那么,研究摩擦學到底能帶來什么價值?今天,小優博士與大家一起探討。
何為摩擦學?
摩擦學是研究表面摩擦行為的學科,即研究相對運動或有相對運動趨勢的相互作用表面間的摩擦、潤滑和磨損,及其三者間相互關系的基礎理論和技術。其研究成果對工業技術革新、能源效率提升、材料壽命延長等具有深遠影響。
摩擦學是一門邊緣學科(指與兩種或兩種以上不同領域的知識體系有密切聯系,并借助它們的成果而發展起來的綜合性學科門類),學科分布以機械工程為核心,延伸至化學、材料科學、生物醫學工程與仿生學、能源與動力工程等交叉領域。因涉獵學科廣泛,研究摩擦磨損對于各行各業至關重要。摩擦學對各領域的影響
在制造業中,研究摩擦學可以降低損耗,延長設備壽命。摩擦導致機械部件磨損,占設備失效原因的70%以上。優化摩擦可減少停機維護成本,提升生產效率。例如:汽車發動機會通過表面涂層的技術,來降低活塞環與缸體的摩擦,以此減少油耗;同時還能通過研究不同材料的耐磨性,從選材方面優化摩擦。
在航天航空領域,研究摩擦學可以突破極端環境下的技術瓶頸,高速、高溫、高載荷工況對材料摩擦性能提出嚴苛要求,因此科研人員會研究熱障涂層使磨損率降低、研究超滑材料以保障極端條件下的器件性能等等。
在生物醫療領域,研究摩擦學可以提升植入體的安全性與舒適性。例如人工關節磨損產生的磨屑可能會引發炎癥,縮短植入體的壽命,因此可以研究不同材料的耐磨性,以優化植入體壽命。
在微電子與精密制造領域,MEMS器件、芯片封裝等微納摩擦問題直接影響產品可靠性。例如硬盤磁頭表面的類金剛石保護層(厚度<2nm)可以將讀寫頭磨損壽命提升至10萬小時以上。該領域的研究一般要求納米級精度測量表面形貌,助力工藝優化。

快速形貌測量,推動學科發展
優可測白光干涉儀AM系列,搭載高速、大量程的納米壓電陶瓷,搭配230萬像素/500萬像素科研級相機,實現亞納米級精度測量摩擦磨損形貌,已幫助各行各業以及高校研究所取得突破性的科研成果。

哈爾濱工業大學先進焊接與連接國家重點實驗室、寧德時代21C 創新實驗室——《雙靶反應HiPIMS制備Ti / Si共摻雜類金剛石薄膜的微觀結構和高溫摩擦學性能》


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