彭洋简介 http://pf.39.net/bdfyy/bdfzd/210716/9192418.html
摩擦力走出课本这种力很“魔”性
“中学所学的固体间摩擦力，研究已相对成熟，但并不是没‘空间’。比如，决定摩擦力的关键因素中，存在‘接触面积’和‘接触线’之争。我们研究的是生活和生产中极为常见的液滴，在固体表面上的运动，及发生的摩擦阻力变化。当然，固液间摩擦力研究，未知可探‘空间’很大。”近日，复旦大学材料科学系博士后郜楠，就科技日报记者问及其发表在《自然物理》上的一篇固—液间摩擦力研究论文时，作出如此表述。
借此话题，记者与部分高校、科研院所物理研究人员谈及他们“饭碗里”的摩擦力，得到的回答大体分为两类：“印象仍停留在中学课本里”；摩擦力研究“水太深”，自己不算“专业”人士，不便作答。
很显然，生活中的“摩擦力”，不再是中学课本里那个“骨感”的概念了。它变幻莫测，充满“魔”性。因为“摩擦”，还诞生了可细分到五花八门领域的交叉学科——摩擦学。
有生活的地方，就有“摩擦”
年，英国教授皮特约斯特(H.PeterJost)首次提出“摩擦学”，并将其定义为“研究相对运动表面间的摩擦、润滑和磨损，以及三者间相互关系的理论与应用的边缘学科”。这门被学科“边缘”化了的摩擦学，与机械表面界面科学密切相关，涉及领域广至传统机械加工、交通运输、航空航天、海洋、化工、生物工程……可谓，有生活的地方，就有“摩擦”。
人类与“摩擦”做“斗争”，源于它所带来的惊人能源损耗。
据年统计显示，摩擦能消耗掉全世界约1/3的一次能源(即天然能源)，磨损可致使约60%的机器零部件失效，50%以上的机械装备恶性事故源于润滑失效或过度磨损。欧美发达国家每年因摩擦、磨损造成的经济损失约占其国民生产总值的2%—7%。作为制造大国，我国在生产与制造过程中，单位国内生产总值能耗约为日本的8倍，欧盟的4倍，世界平均水平的2.2倍。
这让摩擦学的研究备受重视。毕竟，“摩擦”关乎能源，也可能严重制约一个国家高端装备的升级换代与性能提升。摩擦学里的“三大件”中，摩擦研究，主要揭示摩擦力起源及其能量耗散规律等基本物理过程及机理；材料磨损研究，旨在揭示材料去除机制及影响因素，寻求润滑、表面处理等技术，减少摩擦和控制磨损；润滑研究，重在研制和正确使用润滑剂和润滑技术，是大幅提高机械效率、保证机械长期可靠的工作并节能的最主要技术途径。
随着摩擦学的发展，前沿研究已从宏观领域深入微观世界。从摩擦学分支研究中的部分基础与应用研究新进展，或从某个角度，窥现摩擦力的“魔”性。
轮胎花纹里，藏着摩擦力“艺术”
“橡胶摩擦力是个非常有趣和实用的课题，在轮胎制造等许多领域有广泛应用。”醉心摩擦力研究20多年的德国于利希研究中心科学家博培森，认为常被大家忽略的摩擦力现象“奇妙无比”。譬如，对轮胎公司而言，通常要对制造出的轮胎质量进行逐个测试。但如果有一种模型，能靠谱地“预测”材料的摩擦性质，就能大幅省时省力。
关于橡胶摩擦力产生的主因，过去研究认为，取决于路面质地粗糙程度，及橡胶的自身黏弹性。不过近年，博培森团队的一项研究显示，橡胶轮胎在沥青路面上滑行产生的摩擦力，还依赖于速度和温度。这一新发现意味着，橡胶摩擦力的产生，还必须考虑橡胶分子链与路面反复的黏合、拉伸和释放因素。
团队还给出了计算橡胶块和粗糙表面接触面积的方法。“橡胶和地面真正接触的面积其实非常小，对整只轮胎来说，大约只有一平方厘米的数量级。”博培森说。其实，这包含着不被大众理解的“实际意义”：如帮助轮胎公司选择适宜材料，制作出更高质量的轮胎花纹。
摆脱摩擦损耗，“超滑”是个新技能
年，第21届材料磨损国际会议上，“润滑磨损”的探讨，特别吸引企业科研人员。毕竟，运用合适的润滑条件改善磨损，能极大提高材料及结构的服役性能和寿命。与润滑磨损相关的新技术新方法，能短时间为企业创造巨大效益。
在此领域，有一种能大大提高运动系统能源利用效率的“超滑”新技术。“超滑”，通常指两个物体表面间滑动摩擦系数在0.量级或更小的润滑状态。自20世纪90年代初提出，它就吸引了摩擦学、机械学、物理学和化学等各界研究者的广泛
转载请注明地址:http://www.zhangzhen0635.com/cyjg/cyjg/15696.html
