据轴承网了解,摩擦,是导致一切机械产品寿命发生损耗,失去作用的重要原因之一,摩擦带来的损失是任何一个国家都不得不重视的问题。如果能制造出没有摩擦的、超润滑的产品,比如说轴承,那么这个世界将会进入一个跨时代的状态。
据了解,清华大学魏飞教授带领的研究团队宣布,在世界上首次检测到大气环境中宏观尺度的超润滑现象,这为人类今后克服摩擦现象带来了一线曙光。解决摩擦磨损问题的“良方”就是实现超润滑。超润滑真的存在吗?过去20年,许多科学实验证明,它只在特殊的微纳米尺度且大多数在超高真空条件下实现,但这离实际应用很远。科学家们一度以为,在宏观尺度下实现超润滑几乎不可能。
10年间,清华大学化学工程系教授魏飞带领的团队在碳纳米管方面做了大量研究。轴承网了解到,他们发现,碳纳米管相邻的两层管壁之间可发生大尺度的相对滑动,这是研究超润滑的理想材料。随后,他们联合清华大学微纳米力学与多学科交叉创新研究中心与北京大学信息学院开展实验。
研究人员首先制造出堪称“完美”的碳纳米管,并且证明碳纳米管在长达数厘米的范围内没有任何缺陷。然而碳纳米管的直径仅为几纳米,约为头发丝的万分之一,长度却可以达到数厘米,要想精准地测量内管和外管之间的相对运动非常困难。研究团队设计出一种新颖的标记办法,他们在碳纳米管的表面负载很多二氧化钛纳米颗粒,这种颗粒能散射可见光,通过观测这些纳米颗粒之间的间距变化,就可以获取碳纳米管内外管层之间的相对滑动信息。
在实验中,研究人员观察到,厘米级长度的碳纳米管内外壁之间可以发生快速的相对滑动,并且测量出管壁间的超低摩擦力,从而证明了超润滑现象。有趣的是,这种摩擦力与碳纳米管的长度没有关系,即无论多长的碳纳米管,其内层都可以被轻易地抽出来。
值得一提的是,他们还发现,在两端发生断裂的碳纳米管外壁上负载一些纳米片状结构,就可以自然形成一个“微型风车”,轻轻吹一口气,就能高速运转,这也间接证明了超润滑现象。
如果科学家们一旦制造出超润滑的材料和器件,那么“永不停止”的机械表和“永不磨损”的轴承就可能成为现实。轴承网了解到,那么全球三分之一到二分之一的一次性能源就不会在摩擦中损耗,因摩擦造成的占GDP5%以上的损失就会节省下来,经济效益和环保效益不可限量。