超滑技术的研究发展和成果概述.doc

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1、工程摩擦学大作业题目：超滑技术的研究发展和成果概述：新安班级：机械硕6007班学号：3116058010完成日期：2016年12月10日星期六目录摘要11.超滑现象的概念和研究背景22.超滑的机理分析32.1超滑机制的研究发展过程32.1.1超流32.1.2超滑32.1.3超动滑动32.1.4　高分子聚合膜的分子刷理论32.2超滑机理讨论32.2.1超滑的定义33.超滑的研究发展和类型34.超滑的最新成果和研究34.1超滑在MEMS、纳米机械中的应用和成果34.2超滑技术在芯片散热方面的应用及成果34.3超滑最新成果一（超薄膜润滑机理）34.4

2、超滑最新成果二（有序分子膜）35.超滑的应用前景3参考文献………………………………………………………………………26超滑技术的研究发展和成果概述作者：新安指导老师：曾群锋摘要随着工业迅速发展，能源消耗的大幅增长与资源匮乏之间的矛盾日趋严重，因此，提高能源利用效率就显得非常重要。摩擦是消耗能源的重要途径之一，而超滑技术的出现能够大大提高运动系统的能源利用效率。超滑作为摩擦学的一个新领域，通常指两个物体表面之间的滑动摩擦系数在0．001量级或者更小的润滑状态。自从20世纪90年代初提出超滑概念，它就吸引了摩擦学界、机械学界、物理学界和化学界研究者的

3、广泛关注。他们一方面从理论上研究超滑的产生机理，另一方面从实验上探索超滑材料的特性。在过去的20年里，关于超滑的研究已经取得了很大的进展。本文将阐述超滑现象的概念、超滑的研究背景、机理、类型、发展、应用背景及其最新成果等，介绍国外超滑技术的最新研究进展，并对未来超滑技术的应用进行展望。关键词：摩擦；超滑；超滑机理；液体超滑剂；超滑成果1.超滑现象的概念和研究背景在机械系统中，包括动力单元(电机、发动机等)、连接机构(螺旋副连接、搭接、销接等)、传动机构(轴承、齿轮、液压阀门等)和执行机构(抓取、切削、模压等)，广泛存在着零部件之间的摩擦和磨损。

4、这些摩擦和磨损会造成大量的能量损耗和机械零部件的失效，从而影响机械设备的使用效率和寿命。更为严重的是，当出现润滑失效和过度磨损时，还会造成恶性的机械事故。据统计，摩擦消耗掉全世界1／3的一次性能源，约有80％的机械零部件都是因为磨损而失效，而且50％以上的机械装备的恶性事故都是起因于润滑失效。在大多数发达的工业国家，比如美、日、英、德等，每年与摩擦和磨损相关的能量耗散和材料损失费占到整个国民生产总值的2％～7％，而在中国，每年因摩擦磨损造成的损失占中国国民生产总值的4.5％。按中国2013年国民生产总值58万亿元计算，中国2011年摩擦磨损造成

5、的损失约为2．6万亿元。因此，在当前中国的能源缺口越来越大，装备制造业在国民经济中的作用越来越强的情况下，改善机械零件之间的摩擦状态并有效降低摩擦系数就显得尤为重要，这对中国走新型工业化道路、建设循环经济、实现节能减排的发展战略具有十分重要的现实意义。超滑技术就是目前解决上述摩擦磨损问题的一个重要手段。超滑是指两个表面之间的摩擦力接近零的润滑状态，它最早由两位日本学者Hirano和Shinjo在20世纪90年代初提出。在此背景下,提出的超滑和零磨损概念,引起了摩擦学、机械学、物理学和化学等各界研究学者的关注。超滑是实现摩擦因数为零的润滑状态。但

6、是,一般认为摩擦因数在0.001量级或更低时的润滑状态即为超滑态。对超滑技术和机理进行深入的研究,不但对探索润滑和摩擦的本质具有很大的意义,而且也是对润滑理论体系的一种丰富。因此，从理论上来说，超滑可以实现近零摩擦和近零磨损。但是实际上，由于摩擦系统各种因素的干扰和测量极限的限制，通常将摩擦系数到达0．001量级或更低时的润滑状态称之为超滑，如图1所示。这里做一个比较，冰的表面的摩擦系数通常在0．02左右，润滑油的摩擦系数通常在0．05左右，由此可知，超滑对应的摩擦系数比常规润滑剂的摩擦系数要小一个数量级以上。由于超滑对应的摩擦系数非常小，所以

7、超滑能够显著地提高润滑效率，节约能源和资源。随着现代机械科学的发展，许多高新技术装置如微电子设备、微型机器人、生物医疗微型器械等的摩擦副间隙常处于纳米量级，从而使表面力、润滑分子间的作用力对摩擦力的影响相对于传统机械中的体积力而言显得非常突出，于是传统的润滑理论已经无法满足现代纳米机械发展的需求，而超滑则成为了精密仪器最理想的运行状态[1]。图1摩擦系数与超滑之间的关系2.超滑的机理分析随着现代机械科学的发展,出现机电一体化、超精密化和微型化的趋势,许多高新技术装置如微电子设备、微型机器人、生物医疗微型器械等的摩擦副间隙常处于纳米量级。由于它们

8、具有质量轻（毫克量级）,载荷小（微克量级）,表面比大,间隙小（纳米量级）等特点,从而使表面力、润滑分子间的作用力对摩擦力的影响相对于传统机械中的体积力