工作动态坪山区重点引进项目深圳清华大学研究院超滑技术研究所取得重大技术突破

信息来源:坪山区科技创新局 发布时间:2021-08-31 09:31:10

  日前,坪山区引进的重点项目深圳清华大学研究院超滑技术研究所团队利用石墨和类金刚石薄膜构成的结构超滑体系实现了长达百公里距离的无磨损接触滑动,这是世界上第一次通过超长距离的滑动实验验证结构超滑的零磨损特性。该成果由来自深圳清华大学研究院超滑技术研究所所长、中科院院士郑泉水为核心的研究团队和清华大学的成员共同完成。

  这项研究意味着,借助结构超滑技术,有望使极长寿命的运动部件成为现实,这将给微机电系统、航空航天、精密制造等高端产业领域带来革命性的变化。

  “结构超滑技术”在坪山:大力推动颠覆性技术成果产业化

  近年来,坪山区在粤港澳大湾区、深圳建设中国特色社会主义先行示范区的新时代背景下,加快构建“基础研究+技术攻关+成果产业化+科技金融+人才支撑”的全过程科技创新生态链,适应深圳市科技计划体系改革,鼓励科研人员开展具有前瞻性、探索性、颠覆性的研究,同时为持续增强创新成果转化能力提供有力保障。

深圳清华大学研究院超滑技术研究所现场照片

  结构超滑技术作为一项诞生于清华大学的革命性平台技术,具备源源不断催生出重大源头技术集群的巨大潜力。2018年9月,郑泉水院士团队在深圳市、坪山区两级人民政府以及清华大学、深圳清华大学研究院的共同支持下,在坪山成立了全球第一个以“超滑”命名的研究机构——深圳清华大学研究院超滑技术研究所(以下简称“超滑所”),致力于基于结构超滑的颠覆性技术和源头创新技术的研发。

  超滑技术研究所:让永不磨损的器件走近现实

  在深圳市、坪山区两级人民政府以及清华大学的大力支持下,超滑所仅用一年多的时间就建成了微米级结构的深圳超滑技术平台,开发一系列性能优异的超滑技术器件,初步形成了高效的源头创新技术孵化机制。

  日前,超滑技术研究所又取得重要研究进展——郑泉水院士团队利用石墨和类金刚石薄膜构成的结构超滑体系,发现在2.5m/s速度下进行共计108km的接触滑动后,两个滑动表面仍然是完好无损的。这是世界上第一次通过超长距离的滑动实验验证结构超滑的零磨损特性。

(a)实验装置照片;(b)实验装置示意图。(转载自“100 km wear-free sliding achieved by microscale superlubric graphite/DLC heterojunctions under ambient conditions”)

  据悉,结构超滑可以为磨损导致的诸多技术瓶颈问题提供有效的解决方案。

  例如,对于精密运动器件,如精密导轨、精密轴承,磨损的发生会严重影响其精度,大大降低其可靠性。对于在太空中运行的器件,如航天精密导电滑环,其更换成本极高(几乎不可能更换),它的寿命情况限制了整个卫星的寿命。而磨损,是致使导电滑环失效的重要因素。对于微机电系统,如各类微型传感器和微执行器,为了避免磨损,科学技术人员在设计中极力避免接触运动的出现。

  结构超滑技术有很大潜力可以解决以上技术瓶颈问题。而此次的重要研究成果更将有望推动结构超滑技术在各类运动器件中大放异彩,摆脱接触运动部件的磨损“魔咒”,大大延长产品寿命。当磨损不再成为器件设计的阻碍时,人们的想象力也将被打开,有望催生出一系列全新的产品。

  该研究以“100km wear-free sliding achieved by microscale superlubric graphite/DLC heterojunctions under ambient conditions”为题发表于《国家科学评论》(National Science Review, NSR)。清华大学彭德利博士(现超滑技术研究所博士后)为论文第一作者,马明副教授和郑泉水院士为论文共同通讯作者。论文合作者还包括郑泉水院士团队王进博士、姜海洋博士、赵叔吉博士、博士生吴章辉,以及田凯文博士。(信息员:郭文龙)

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