9-摩擦学发展前沿
摩擦学
摩擦学研究及发展趋势摘要本文主要介绍了摩擦学的发展历程以及发展趋势，说明了发展摩擦学的重要性，并结合我国实际情况，简要论述了我国摩擦学的发展之路。
关键词：摩擦学发展历程及趋势发展之路一概述摩擦学是科学和工程学中最重要的领域之一,因为它既具有提高产品的可靠性、延长其使用寿命及节约材料和能源的意义,又是当今最活跃的交叉科学领域之一。
它涉及流体力学、固体力学、化学、物理、材料科学、数学和机械工程学等学科,它的发展经历了以下几个阶段：古典摩擦定律,“凸凹(或机械)说”与“分子(或分子粘附)说”两个学派的争论。
分子一机械说”。
二摩擦学研究的方法2.1 主要方法20世纪80年代以来摩擦学设计受到广泛的重视,但所有讨论都集中在摩擦副的设计上,而摩擦学设计所拥有的系统依赖性、时问依赖性和多学科、跨学科特性决定了摩擦学问题的研究难度。
主要采用的摩擦学设计方法有:（1）磨料磨损计算方程、粘着磨损计算方程、胶合计算方程（2）IBM的零磨损、可测磨损的计算方法;（3）组合磨损计算方法;（4）以数值解为基础,考虑热效应的热弹流、考虑动态效应的非稳态流、考虑润滑剂非牛顿性的流变弹流以及分析粗糙表面的微观弹流等润滑理论与方法;（5）将各种实际因素全部纳入分析的普适性最高的润滑方程;( 6 )现代通信技术、计算机技术和信息技术的发展为摩擦学设计建立知识资源库提供新的思路,现代制造、敏捷制造、CIMS和计算机支持协同工作等新技术为摩擦学设计的知识资源库提供了可资利用的基础。
2.2中国摩擦学数据库主要有摩阻材料、固定磨粒磨料磨损、松散磨粒磨料磨损、静摩擦系数、边界往复润滑条件下的摩擦磨损、咬死极限、滑动轴承疲劳磨损、国产润滑油高温高压下的粘压一一粘温试验、减摩耐磨表面强化摩擦磨损、润滑脂、流体动力轴承刚度和阻尼系数等。
当前在建设知识资源库中所要解决的主要问题是:（1）建立原有知识与数据资源的查询利用模块,有效收集、存取、设计有关信息;（2）新知识和新数据的存储与旧知识和旧数据的更新模块。
摩擦学研究进展
摩擦学研究进展摩擦学即是研究摩擦现象的学科，涉及到材料的摩擦力学、表面和界面科学、纳米科技等多个领域。
摩擦是普遍存在的自然现象，不仅影响着我们日常生活中的各种事物，而且也对多种技术和行业产生着重要的影响。
摩擦学的研究不仅有助于我们更好地理解自然现象，而且对于新材料的研发和产品的开发也具有重要的意义。
本文将从三个方面对摩擦学研究的进展进行介绍。
I. 摩擦力学摩擦力学是摩擦学的基础科学，主要研究摩擦力的本质、性质、变化规律等。
过去的研究表明，不同材料之间的摩擦系数存在差异，同时还受到接触压力、温度、表面形貌等多种因素的影响。
随着研究的深入，人们发现了一些在摩擦中起关键作用的物理现象，如阻尼效应、界面化学反应等。
同时，在实际应用中，人们也开始关注摩擦力的降低问题，提出了一些有效的技术手段，如润滑剂的使用、材料表面改性等。
这些进展不仅有助于我们更好地理解摩擦现象，而且也为提高产品的效率和品质提供了重要的技术支持。
II. 表面和界面科学表面和界面科学是摩擦学的重要分支，主要研究材料表面和界面现象的本质、机理和应用。
在过去的研究中，人们发现材料表面的形貌、化学组成等特性对摩擦行为有非常显著的影响。
随着纳米技术的发展，表面和界面科学研究中涉及的问题也越来越小，从而引出了润滑纳米液体、摩擦场等新的研究方向。
同时，界面化学反应、表面改性等技术的出现也为材料设计和表面加工提供了新的思路和方法。
III. 纳米摩擦学纳米科技是摩擦学的新兴研究领域，主要研究在纳米尺度下材料的摩擦行为和力学性质。
近年来，随着纳米技术的快速发展，人们已经开始具体地研究纳米尺度下的摩擦问题。
研究表明，在纳米尺度下的材料摩擦行为不同于宏观尺度下的情况，纳米表面的化学反应和量子效应等因素开始显示出重要影响。
因此，纳米摩擦学的研究不仅有助于我们更好地理解材料摩擦现象，而且也为研发新材料和开发新产品提供了重要的技术支持。
结论摩擦学研究的深入发展为我们理解自然现象和提高生产效率提供了巨大的帮助。
摩擦学的现状与前沿
摩擦学的现状与前沿——机自09-8班姚安 03091131摩擦学作为一门实践性很强的技术基础科学，它的形成和发展与社会生产要求和科学技术的进步密切相关。
它作为一门独立的学科受到世界各国普遍重视，摩擦学理论与应用研究进入了一个新的时期。
1 研究现状与发展趋势现代摩擦学研究的主要特征可以归纳为：(1)在以往分学科研究的基础上，形成了一支掌握机械、材料和化学等相关知识的专业研究队伍，有利于对摩擦学现象进行多学科综合研究，推动了摩擦学机理研究的深入发展。
(2)由于摩擦学专业教育的发展和知识普及，以及摩擦学本身具有的实践性很强的特点，当今工业界有大量的工程科技人员结合工程实际开展研究，促使摩擦学应用研究取得巨大的经济效益。
(3)随着理论与应用的不断完善，摩擦学研究模式开始从以分析摩擦学现象为主逐步向着分析与控制相结合，甚至以控制性能为目标的研究模式发展。
此外，摩擦学研究工作从以往的主要面向设备维修和改造逐步进入机械产品的创新设计领域。
（4）交叉学科的发展。
摩擦学作为一门技术基础学科往往与其他学科相互交叉渗透从而形成新的研究领域，这是摩擦学发展的显著特点。
主要的交叉学科如下:摩擦化学、生物摩擦学、生态摩擦学及微机械学等。
当今，相关科学技术特别是计算机科学、材料科学和纳米科技的发展对摩擦学研究起着重要的推动作用，主要表现在以下方面。
1.1 流体润滑理论以数值解为基础的弹性流体动力润滑(简称弹流润滑)理论的建立是润滑理论的重大发展。
现代计算机科学和数值分析技术的迅猛发展，对于许多复杂的摩擦学现象都可能进行精确的定量计算目前薄膜润滑研究尚处于起步阶段，在理论和应用上都将成为今后润滑研究的新领域。
1.2 材料磨损与表面处理技术现代材料磨损研究的领域已从以金属材料为主体扩展到非金属材料包括陶瓷、聚合物及复合材料的研究。
表面处理技术或称表面改性是近20年来摩擦学研究中发展最为迅速的领域之一。
它利用各种物理、化学或机械的方法使材料表面层获得特殊的成分、组织结构和性能，以适应综合性能的要求。
摩擦学12
第一节 摩擦学的发展现状
为了适应现代经济和科学技术以及社会发展的需要,近10多年来,摩擦学 的研究在不断地深化和扩展，主要表现在以下几方面。
一、摩擦、磨损和润滑仍是当今摩擦学研究的主题,但更注重其工业应用
1.摩擦与磨损 近年来,已经采用原子力显微镜(AFM)和摩擦力显微镜(FFM)等先进的仪
艺技术和方法正在或已经渗透到摩擦学研究领域,形成交叉发展,相 互促进,甚至形成新的学科生长点,其中最突出的就是表面工程。
应用表面涂层技术,尤其是应用物理气相沉积(PVD)、化学气相 沉积(CVD)和离子注入技术都已获得明显的减摩和耐磨效果。极薄
的 Ti N ,Ti和AlN 等Ti涂BN层均已应用于金属切削工具和大型挖掘
1998,3:66~68 3 杨德华,薛群基,张绪寿.磨损图研究的发展现状与趋势,摩擦学学报,
1995,lS(3):281~288 4 曹占义,张有,孙大仁,刘勇兵.磨损图研究的方法与进展.摩攘学学
报,1997,17(2):185~192 5 雒建武,温诗铸.薄膜润滑进展与问题.摩擦学进展,1999,4(3/4):9~20 6 聂时春,张酮伟,王洪波,高芒来.原子力显微镜在纳米摩擦学中应用的进展.
学处理和等离子喷涂技术。近年来,更重视复合表面技术的开发,如 复合陶瓷涂层—渗氮钢体系和复合DLC涂层氧扩散处理钛体系等新 技术。
此外,在涂层的摩擦、磨损和润滑机理方面的研究也取得了一 些进展,如模拟涂层中具有微观滑动的摩擦接触状态,用分子动力学 模拟方法研究沉积DLC涂层的摩擦学特性。
三、摩擦学新领域的研究呈上升势头
器设备,观测相对运动的固体表面原子间的作用力以研究摩擦的起因;研究了
在高真空( 107 P)条a件下,粘着和摩擦的化学效应;研究了磁流体、磁粉
摩擦学的进展和未来
摩擦学的进展和未来一、本文概述摩擦学，作为一门研究物体间接触表面相互作用及其产生的摩擦、磨损和润滑现象的学科，自其诞生以来就在工业、交通、能源、生物医学等众多领域发挥了至关重要的作用。
随着科技的不断进步，摩擦学的研究也日益深入，新的理论、技术和应用不断涌现。
本文旨在全面概述摩擦学领域的最新进展，并展望其未来发展方向。
我们将回顾摩擦学的发展历程，从最初的经典摩擦理论到现代的纳米摩擦学、生物摩擦学等新兴分支。
接着，我们将重点介绍摩擦学在材料科学、机械工程、航空航天、生物医学等领域的最新应用，如高性能涂层材料、纳米摩擦调控技术、智能润滑系统等。
我们还将讨论摩擦学在能源转换与存储、环境保护、可持续发展等全球性问题中的重要作用。
在展望未来部分，我们将分析摩擦学领域的发展趋势和挑战，如跨学科融合、技术创新与产业升级等。
我们还将探讨摩擦学在智能制造、新能源、生物医疗等领域的发展前景，以及其在推动社会进步和可持续发展中的潜力。
本文旨在全面梳理摩擦学的进展和未来，以期为该领域的研究者、工程师和决策者提供有益的参考和启示。
二、摩擦学的基础理论摩擦学，作为一门研究物体表面间相互作用和摩擦现象的科学，其基础理论涉及多个学科领域，包括物理学、化学、材料科学和力学等。
这些基础理论为摩擦学的发展提供了坚实的支撑，同时也为未来的探索提供了新的思路。
接触力学理论：接触力学是摩擦学的基础，主要研究物体表面的接触行为和接触应力分布。
该理论通过研究接触表面的形貌、材料属性和载荷等因素，揭示了接触界面上的应力分布规律，为摩擦学的研究提供了重要的理论基础。
弹塑性理论：弹塑性理论主要研究物体在受力作用下的变形行为，包括弹性变形和塑性变形。
该理论为摩擦学提供了关于材料表面在摩擦过程中变形和损伤机制的重要认识，有助于深入理解摩擦现象的本质。
摩擦热学：摩擦过程中，由于摩擦力的作用，物体表面会产生大量的热量。
摩擦热学主要研究摩擦过程中的热量产生、传递和消散等问题。
摩擦学的进展与展望
摩擦学的进展与展望摩擦学是一门关于摩擦现象及其控制的学科，是材料领域中最重要的基础科学之一。
随着科学技术的不断发展，摩擦学研究也逐渐取得了新的进展和突破，本文将简述摩擦学的进展以及未来的展望。
一、摩擦学的进展1. 材料性能的改进随着材料科学的发展，工程界不断提出新的材料，任何材料都不能发展的独立于摩擦学的限制。
新型材料的发展为减小摩擦提供了一种途径，包括纳米材料，硅基材料等等。
2. 润滑技术的发展传统的润滑技术包括机械润滑、油润滑、气体润滑等。
而近年来润滑技术的应用也越来越广泛，从传统的机械润滑开始转向静电场润滑等新型技术，这些技术的应用有效地减小了摩擦现象，增加了机械设备的寿命。
3. 摩擦学理论的深化随着计算机技术和数值模拟技术的发展，摩擦学理论得到了很大的改进。
现代摩擦学理论已经逐渐从传统的摩擦现象说明向着深入探讨摩擦机制的方向发展。
同时新型摩擦学理论的提出可为材料科学提供新的支撑。
二、摩擦学的展望随着材料科学、计算机科学的快速发展，摩擦学在未来还有非常广阔的发展空间。
未来摩擦学的发展重点包括以下几个方面：1. 摩擦与磨损控制的理论和技术的发展随着工业的快速发展，摩擦机制和材料耐用性是极其关键的。
未来研究需着重探索摩擦与磨损强度之间的关系、摩擦机制的本质、新型润滑剂的研究等等。
2. 智能润滑技术的推广智能润滑技术将润滑技术与计算机技术相结合，开发出一种更加高效、自适应性更强的新型润滑系统。
未来摩擦学的应用将更加普及和广泛，发展出与工业现状高度契合的新型智能润滑技术。
3. 摩擦学与新材料的研究在现代工程技术和材料科学的高度发展下，新型材料的研究变得越来越重要。
未来的摩擦学还需要关注新型材料的摩擦特性、摩擦不稳定性等方面的应用研究。
尽管摩擦学已取得了长足的发展，但是未来摩擦学的发展研究充满了无限的可能性。
相信有天人们可以突破摩擦机制的局限，创造出更多的奇迹。
4. 微观结构与摩擦特性的研究随着纳米技术的不断发展，微观结构与摩擦特性之间的关系逐渐成为了一个热门领域。
摩擦学的发展历程
摩擦学的发展历程摩擦学是研究接触物体运动时的摩擦力及其表现规律的科学。
它的发展历程可以追溯到古希腊时期，不过，正式的系统研究始于17世纪，随着时间的推移，摩擦学取得了众多突破性发现，其研究成果也被广泛应用于各个领域。
在早期，人们对摩擦现象仅仅是一知半解，并无明确的概念。
直到公元前4世纪，亚历山大·菲洛斯在《问题篇》中阐述了摩擦现象，认为当物体相互接触时，由于表面间的不平整性，产生了一种力，阻碍了运动，称之为“摩擦力”。
随着科学技术的进步，人们对摩擦力的研究逐渐深入。
17世纪，著名科学家托马斯·斯卡莫尼（Thomas Slomon）首次提出了摩擦系数的概念，即用于衡量表面之间的摩擦力作用大小的比值。
18世纪，奥利弗·埃文斯（Oliver Evans）发明了用于在工业生产中减少摩擦力的蒸汽动力机。
这一发明在当时的工业革命中起到了重要作用，也为摩擦学研究指明了一条新的方向。
20世纪，摩擦学研究更加深入，人们提出了摩擦法则、摩擦特性、摩擦耦合等许多新概念，也有了新的研究手段和工具。
建立在摩擦学基础上的全新领域，如磨损学、润滑学等也应运而生。
近年来，随着人工智能、机器人等技术的广泛应用，摩擦学的研究对象和范围又得到了拓展。
例如，在机器人和自动化系统中，摩擦力的控制和管理对于实现精确的移动和操作是至关重要的。
总的来说，人类对摩擦学的认识和掌握始终在不断的发展演变，其历程在一定程度上也体现了人类科学技术发展的历史和轨迹。
未来的摩擦学研究将继续巩固和深化现有成果，发掘新的摩擦现象和特性，进一步满足人类经济、生产和生活的需求。
摩擦力的发展趋势与前沿研究领域摩擦力经典试题与讲解
摩擦力的发展趋势与前沿研究领域摩擦力经典试题与讲解一、引言摩擦力作为一个古老的物理概念，一直以来都是物理学、材料学等学科研究的重点之一，随着科技的不断发展，人们对于摩擦力的理解也越来越深入，同时也涌现出了许多新的研究领域和研究方法。
本文将介绍摩擦力的发展趋势以及目前的前沿研究领域，并结合经典试题对摩擦力进行详细的探讨和讲解。
二、摩擦力的发展趋势1.传统摩擦理论的局限性：传统摩擦力的理论主要基于经验公式，难以准确地预测复杂系统中的摩擦力大小和方向，同时也无法解释一些摩擦力的奇特现象，如剪切力、滚动摩擦力、液体摩擦力等。
2.微观摩擦力研究的兴起：随着计算机模拟技术的发展，以及扫描隧道显微镜和纳米机械等新技术的应用，微观摩擦力研究逐渐成为一个重要的研究领域，人们开始深入探究摩擦力的微观机理和基本特性。
3.复杂系统中的摩擦力研究：对于复杂系统中的摩擦力研究，人们开始使用多物理场耦合的方法，将物理、化学、力学等因素进行综合考虑，并开发了一些新的数值计算方法和测试手段，以便更精确地研究摩擦力在复杂系统中的特性。
三、前沿研究领域1.纳米摩擦力研究：纳米摩擦力研究是近年来最快发展的研究领域之一，由于其颗粒尺寸非常小，不同于宏观尺度下的摩擦力。
纳米摩擦力研究已经被应用于制造纳米机械、纳米传感器和生物材料等领域，并在这些领域中发挥了巨大作用。
2.界面摩擦力研究：多相体系中的摩擦力是一个重要的研究方向，尤其是在液体、气体以及生物界面等方面。
研究表明，液体中的摩擦力对于原油输送管道的运输性能和硬盘驱动器的运转稳定性等都有着很重要的影响。
3.磁性材料中的摩擦力研究：磁性材料中的摩擦力研究是一个非常有前景的研究领域之一，因为磁性材料在很多领域都有广泛的应用，如芯片、数据存储器和磁悬浮等。
人们开始研究磁性材料中的摩擦力特性，以便更好地促进这些领域的发展。
四、摩擦力经典试题与讲解1.平衡状态下的滑动摩擦力：当一个物体在水平面上处于静止状态时，需克服的力才能保持物体的静止。
摩擦学的应用及其在机械设计中的应用
摩擦学的应用及其在机械设计中的应用摩擦学，是一个研究摩擦现象、摩擦性能、摩擦机理、摩擦控制等方面的学科，近年来随着技术的不断发展，摩擦学的应用越来越广泛。
如何应用摩擦学，是现代工程设计的重要问题之一。
本文主要探讨摩擦学的应用以及在机械设计中的应用。
一、摩擦学的应用领域摩擦学最初是一个纯学术领域的研究，但是随着工业的发展，摩擦学的应用也越来越广泛。
以下是摩擦学的具体应用领域：1.汽车工业领域：摩擦学在汽车制造中的应用很多，例如发动机缸套、扭力减震器、离合器、刹车等，这些产品的性能都与摩擦学相关。
2.航空航天领域：在飞行器的制造和运行中，摩擦学起到了重要的作用。
如旋翼轴承、发动机内部的部件、型号翼面等。
3.电子电器领域：摩擦学在微电子制造和电气设备中也有重要的应用。
如电气接触材料、固体电解质等。
4.环保领域：摩擦学在颗粒材料输送、废水污泥处理、清洗除尘等方面都有应用。
5.生物医学领域：人造心脏瓣膜、关节模拟器、骨修复材料等都与摩擦学相关。
6.材料科学领域：材料表面性质的改变，如光学透明薄膜、涂层材料、晶体稀土材料等，也与摩擦学有关。
以上仅是摩擦学应用领域的一小部分，其实摩擦学在工业、生活中的应用十分广泛。
二、摩擦学在机械设计中的应用摩擦学在机械设计中有着十分重要的应用，许多机器的稳定性、耐久性、人机交互性等方面的性能，与摩擦学的应用相关。
1.摩擦材料的选择在机械设计中，摩擦材料的选择是十分重要的。
例如在制动系统中，制动器摩擦衬垫的材料对于性能和使用寿命都有着重要的影响。
选材时，必须考虑到材料的摩擦性能、耐磨性、抗腐蚀性等，这就需要涉及到摩擦学知识。
2.摩擦力的控制在机械设计中，摩擦力的控制非常重要。
例如在工业机械的设计中，需要借助降低机械变形和能量损失的方式来减少摩擦。
摩擦力的控制还可以通过材料处理、设计调整等方式来实现。
3.润滑剂的选择在机械设计中，润滑剂在工作过程中起到了重要作用。
润滑剂不仅能减少摩擦力，还能延长机器零部件的使用寿命。
摩擦学科学及工程应用现状与发展战略研究——摩擦学在工业节能、降耗、减排中地位与作用的调查
摩擦学科学及工程应用现状与发展战略研究
——摩擦学在工业节能、降耗、减排中地位与作用的调查
薛群基
中科院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室，甘肃兰州７３００００
摩擦学既是以自然界普遍存在的摩擦、磨损和润滑现象为主要研究对象的一门涉及面很广的基础学科，也是一门以节约资源、能源、保护生态环境，提高生命质量为主要研究目标的实用性很强的应用学科，已经成为许多科学、技术和工程领域的重要科学基础和技术支撑。
凡是有相对运动的地方就存在摩擦与磨损。
国外统计资料表明：摩擦消耗掉全世界１／３的一次性能源，约有８０％的机器零部件都是因为磨损而失效。
美、英、德等发达国家每年因摩擦和磨损造成的损失约占其国民生产总值的２％～７％，而在工业中应用摩擦学知识可节约的费用约占国民生产总值的１．０％～１．４％。
关键词：摩擦学；应用现状；发展战略
摩擦学科学及工程应用现状与发展战略研究——摩擦学在工业节能、降耗、减排中地位与作用的调查
作者：薛群基
作者单位：中科院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃兰州730000本文链接：/Conference_7810222.aspx。
摩擦学的进展和未来_雒建斌
2010年12月第35卷第12期润滑与密封LUBR I CAT I ON ENG I NEER I NGD ec .2010V ol 135No 112DO I :1013969/j 1i ss n 10254-0150120101121001*基金项目:国际科技合作项目和国家自然科学基金项目(50721004).收稿日期:2010-09-30作者简介:雒建斌(1961)),男,博士,长江特聘教授,博士生导师,现任摩擦学国家重点实验室主任,I FT o MM 摩擦学技术委员会主席,中国机械工程学会摩擦学分会主任,国际摩擦学学会副主席;为国家自然科学基金重大项目负责人、973计划先进制造方向项目首席科学家;曾获国家科技进步二等奖(2008),国家自然科学二等奖(2001)、国家发明三等奖(1996)、省部级科技奖5项.主要研究方向:纳米级表面改性和加工研究,润滑理论研究.E -m ai:l l uoj b @tsi nghua 1edu 1cn .摩擦学的进展和未来*雒建斌 李津津(清华大学摩擦学国家重点实验室 北京100084)摘要:在过去的20年内,随着纳米技术的飞速发展和人们社会需求的日益增加,摩擦学迅速发展,并随之产生了几个新的领域,比如纳米摩擦、生物摩擦、超滑、表面织构摩擦学、极端工况摩擦学、微动摩擦学等等。
在未来的10年,这些领域和其他新出现的概念,比如:绿色摩擦、纳米制造摩擦学、新型超滑材料和新能源领域摩擦学等等,将在摩擦学研究工作中发挥重要的作用。
纳米摩擦学包括纳米尺度下的薄膜润滑、纳米摩擦、纳米磨损、表面黏附等等。
绿色摩擦学包括环境友好润滑剂、摩擦噪声的减小、没有环境污染的磨损。
生物摩擦学包括人类器官中的摩擦学和仿生摩擦学。
超滑包含不同类型的润滑剂,比如类金刚石膜、水基润滑剂、一些生物润滑剂,其具有极低的摩擦因数(01001量级)。
纳米制造摩擦学包括纳米结构制造中的摩擦学、纳米精度制造中的摩擦学和跨尺度(微观、中观和宏观)制造中的摩擦学。
摩擦学的研究进展与应用
摩擦学的研究进展与应用摩擦学，顾名思义，是指研究物体相对运动过程中摩擦现象的科学领域。
作为一门交叉学科，摩擦学涵盖了材料科学、机械工程、物理学等多个学科，具有广泛的研究领域和应用前景。
在工业生产和科技创新中，摩擦学的研究和应用已经发挥了重要的作用。
一、摩擦学的研究进展近年来，摩擦学的研究进展主要体现在以下几个方面：1.微观结构分析摩擦过程中，物体之间的接触面发生变化，直接影响到摩擦力的大小和方向。
因此，微观结构分析成为了研究摩擦的重要方向。
近年来，随着原子力显微镜、扫描电镜等成像技术的发展，科学家们开始研究材料表面的微观结构和化学成分，以深入探究摩擦现象的本质。
2.新材料研发材料的摩擦特性会直接影响到机械系统的运行效率和寿命。
因此，新材料的研发是摩擦学研究的重点之一。
目前，科学家们正在研发一些摩擦系数低、耐磨性好的材料，如纳米多孔材料、纤维素基材料等，而这些新材料的研发也将为未来的机械系统和工业生产带来新的突破。
3.智能化设计为了有效降低机械系统的摩擦损失，人们开始尝试利用智能化设计技术来优化摩擦部件的结构和工作方式。
例如，通过微电机和传感器的结合，可以精确控制机械部件的运动状态，从而实现节能减排和延长机械寿命的效果。
二、摩擦学的应用摩擦学的研究成果主要应用于以下几个领域：1.航天器设计摩擦学是航天器设计中不可缺少的一部分。
在卫星和火箭的发射、运行和着陆过程中，摩擦力和热量的影响都将直接影响到卫星的运行效率和寿命。
因此，航天器的轨迹控制和气动热力学参数分析等都需要摩擦学的支持。
2.汽车工业在汽车工业中，摩擦学的应用主要体现在发动机和变速箱等关键部件的设计和制造中。
通过对发动机和变速箱的摩擦特性的研究和优化，可以提高汽车的运行效率和节省燃油。
3.机械加工在机械加工中，摩擦学也发挥着重要的作用。
通过研究和优化切削和磨削等工艺的摩擦特性，可以改善加工过程中的加工精度和工件表面质量。
4.生物医学生物医学领域中，摩擦学主要应用于人工关节等医疗器械的设计和制造。
毕业论文 毕业设计：磨粒磨损实验台(环块式)
对耐磨性为相对磨损的倒数。
在相同试验条件下的):n 次试验，根据每次试验结果(x)计算其算术平均值(x)、标准偏差(，)的公式如下:
()()100/1
/2⨯=--==∑∑x s V n x x s n
x x
每种材料的试验结果都应表示为对于某种磨料和某标准材料的相对耐磨性(。
)或相对磨损(1/E), 计算求得:
式中:II- l ∆一 一试验试样的实际长度磨损,pm;
.l S ∆ 一 一相 应 标准试样的实际长度磨损,pm;
S- 一 试 验 试 样的实际摩擦行程,m;
S —— 相 应 标准试样的实际摩擦行程，m;
A 一 一 试 验 试 样的实际断面积，mm';
A s
一 相 应 标 准试样的实际断面积，mm'; m ∆一 一 试 验 试样的实际质量磨损+8;
m s ∆一 一应 标准试样的实际质量磨损,B;
N 一 一 试 验 试样 材料的密度，B/cm';
P — 相 应 标 准试样材料的密度，
3 设计计算说明书
31。
我国摩擦学发展历程
我国摩擦学发展历程
我国摩擦学发展历程自古以来就有悠久的历史。
在中国古代的《尚书》，就有关于摩擦力的记载，揭示了人们早期对摩擦现象的认识。
古代物理学家张衡在东汉时期，通过实验发现了摩擦力与物体质量和接触面积的关系，为摩擦学的研究奠定了基础。
随着时间的推移，我国的摩擦学研究逐步深入。
唐代的韩信中、宋代的沈括等学者对摩擦力进行了更加系统和深入的研究，提出了一些有关摩擦现象的新理论和观点。
近代以来，我国摩擦学研究取得了突破性进展。
20世纪初，
我国的物理学家孙承慧提出了摩擦力的统计描述模型，为研究摩擦力的微观机制奠定了基础。
1940年代，我国的物理学家
寿建华等人通过实验研究了固体摩擦，得出了摩擦系数与物体表面状况有关的结论。
1950年代，我国的物理学家张继航等
人对摩擦学进行了全面的研究和总结，提出了一系列关于摩擦力的新概念和理论，为摩擦学的发展做出了重要贡献。
继续推进摩擦学的研究，我国的科学家们又取得了一系列重要的成果。
例如，2008年，我国的科学家王光远等人发现了超
摩擦现象，引起了国内外学术界的广泛关注。
另外，通过开展纳米摩擦学的研究，我国的科学家们也取得了一系列突破性的进展。
当前，我国的摩擦学研究正处于一个蓬勃发展的阶段，取得了丰硕的成果。
可以预见，随着科学技术的进步和研究的深入，
我国在摩擦学领域将继续取得新的突破，为工程技术的发展和实际应用提供更加可靠的理论基础和技术支持。
摩擦学发展史
摩擦学发展史自动化2班0805070124摘要：摩擦学是研究表面摩擦行为的学科。
摩擦学是研究相对运动的相互作用表面间的摩擦、润滑和磨损，以及三者间相互关系的基础理论和实践（包括设计和计算、润滑材料和润滑方法、摩擦材料和表面状态以及摩擦故障诊断、监测和预报等）的一门边缘学科。
世界上使用的能源大约有1/3～1/2消耗于摩擦。
摩擦学是研究相对运动的作用表面间的摩擦、润滑和磨损，以及三者间相互关系的理论与应用的一门边缘学科。
世界上使用的能源大约有1/3～1/2消耗于摩擦。
如果能够尽力减少无用的摩擦消耗，便可大量节省能源。
另外，机械产品的易损零件大部分是由于磨损超过限度而报废和更换的，如果能控制和减少磨损，则既减少设备维修次数和费用，又能节省制造零件及其所需材料的费用。
摩擦学研究的对象很广泛，在机械工程中主要包括动、静摩擦，如滑动轴承、齿轮传动、螺纹联接、电气触头和磁带录音头等；零件表面受工作介质摩擦或碰撞、冲击，如犁铧和水轮机转轮等；机械制造工艺的摩擦学问题，如金属成形加工、切削加工和超精加工等；弹性体摩擦，如汽车轮胎与路面的摩擦、弹性密封的动力渗漏等；特殊工况条件下的摩擦学问题，如宇宙探索中遇到的高真空、低温和离子辐射等，深海作业的高压、腐蚀、润滑剂稀释和防漏密封等。
此外，还有生物中的摩擦学问题，如研究海豚皮肤结构以改进舰只设计，研究人体关节润滑机理以诊治风湿性关节炎，研究人造心脏瓣膜的耐磨寿命以谋求最佳的人工心脏设计方案等。
地质学方面的摩擦学问题有地壳移动、火山爆发和地震，以及山、海，断层形成等。
在音乐和体育以及人们日常生活中也存在大量的摩擦学问题。
摩擦学涉及许多学科。
如完全流体润滑状态的滑动轴承的承载油膜，基本上可以运用流体力学的理论来解算。
但是齿轮传动和滚动轴承这类点、线接触的摩擦，就还需要考虑接触变形和高压下润滑油粘度变化的影响；在计算摩擦阻力时则需要认真考虑油的流变性质，甚至要考虑瞬时变化过程的效应，而不能把它简化成牛顿流体。
摩擦学研究的进展与趋势
摩擦学研究的进展与趋势一、引言摩擦学是一门与机械表面界面科学密切相关的学科，它主要研究相对运动表面之间的摩擦、磨损和润滑规律及其控制技术。
它涉及传统机械加工、交通运输、航空航天、海洋、化工、生物工程等诸多工业领域。
统计资料显示，摩擦消耗掉全世界约1/3的一次能源，磨损致使大约60%的机器零部件失效，而且50%以上的机械装备恶性事故都起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占其国民生产总值（GNP）的2%～7%，而在工业生产中应用摩擦学知识和研究成果可以节约的费用占GNP的1.0%～1.4%［1］。
我国已经成为制造大国，但远不是制造强国，在生产与制造过程中对资源和能源的浪费严重，单位国内生产总值（GDP）能耗约为日本的8倍，欧盟的4倍，世界平均水平的2.2倍，若按GDP的5%计算，2014年我国摩擦、磨损造成的损失达31800亿元，因此，开发和应用先进摩擦与润滑技术实现能源与资源节约的潜力巨大。
另外，机械产品中的摩擦界面除了起到传递运动和能量的作用，还可具备防腐、减阻、吸声等特殊功能，对机械系统的效率、精度、可靠性和寿命等性能具有重要的甚至是决定性的作用。
摩擦学理论与技术可用于改善机械系统工作效率、延长使用寿命、减少事故发生，为解决人类社会发展面临的能源短缺、资源枯竭、环境污染和健康问题提供有效的解决方案。
人类很早就在生活和生产实践中应用摩擦与润滑技术，而对摩擦规律的科学探索也已有数百年的历史［2］。
早在15世纪，意大利的列奥纳多·达·芬奇就开始对摩擦学理论进行探索，1785年法国摩擦学及物理学家库仑提出干摩擦的机械啮合理论，英国的鲍登等人于1950年提出了黏着摩擦理论。
关于润滑，英国人雷诺于1886年根据前人观察到的流体动压现象，总结出流体动压润滑的基本理论，其后相继发展出了边界润滑（1921年）、2014—2015机械工程学科发展报告（摩擦学）弹性流体动力润滑（1949年）和薄膜润滑（1990年）理论。
我国摩擦学发展历程
我国摩擦学发展历程我国摩擦学发展历程可以追溯到古代，起初依赖人们的经验总结和直观感受。
然而，正式的摩擦学研究始于20世纪初，进入了科学实验与理论探索的阶段。
20世纪初，中国的科学技术尚未发展到较高水平，摩擦学研究也相对落后。
人们对于摩擦的理解还停留在定性描述的层面，缺乏深入的实验研究和理论分析。
进入20世纪二三十年代，随着科学技术的进步和学科研究的深入，我国摩擦学开始逐渐取得一些进展。
当时的研究主要集中在静摩擦的实验测量和摩擦力的计算方法等方面。
人们通过试验确定摩擦系数，并尝试用数学模型描述摩擦行为。
这些研究对我国工业生产和机械设计起到了一定的指导作用。
在20世纪五六十年代，我国的摩擦学研究开始进入系统化阶段。
当时的研究主要集中在摩擦材料的研究、摩擦磨损机制的分析和摩擦表面处理等方面。
一系列的实验和理论研究成果被广泛应用于航空、航天、军工等领域。
随着科技的不断进步和学科的不断发展，我国的摩擦学研究进入了现代化阶段。
二十世纪七八十年代，我国在摩擦学的理论研究和实验技术方面取得了一系列重要的成果。
在摩擦材料、摩擦磨损、润滑与摩擦学、摩擦与产能设计等方面的研究成果达到了国际先进水平。
进入21世纪新的历史阶段，我国的摩擦学研究进一步深化和发展。
摩擦学已经成为一门独立的交叉学科，与材料科学、力学、工程等学科产生了广泛而深入的交流与合作。
同时，新材料、新技术和新工艺的不断涌现，也为摩擦学的发展提供了新的机遇与挑战。
总结来看，我国摩擦学的发展历程经历了漫长而曲折的过程。
从起初的经验总结到现代化的实验和理论研究，我国的摩擦学研究取得了重要的进展。
目前，我国的摩擦学研究已经进入到更加系统化、深化和创新的阶段，为我国工业生产和科学技术的发展做出了积极贡献。
仿生学在摩擦中的发展研究
摩擦仿生学的发展摘要经过数百万年的进化，动植物形成了优化的几何结构、智能拓扑材料和多功能表面纹理，成为具有优异摩擦学性能的仿生摩擦学设计模型。
本文介绍了仿生摩擦学的定义和基础，研究了自清洁固-液界面、动物足部与固体表面的粘附、生物表面磨损特性、摩擦的仿生设计以及固-液仿生设计的作用。
接口。
讨论了摩擦学仿生学的进一步发展。
关键词：仿生摩擦学，自清洁，粘附，摩擦，生物摩擦学。
摩擦学是科学和技术在相对运动中的交互表面。
运动是各种动物行为的基础，例如捕食、回避和繁殖。
通过过去 35 亿年的进化和竞争，动物已经开发出优化的几何形状、微妙的材料拓扑、简单有效的控制模式和多功能的表面纹理。
与任何人工系统相比，这些结构、材料、表面和调制方式使动物的运动更加稳定、灵活、稳健、高效和适应周围环境。
例如，猫的运动是高度静音的，由于其足部结构细腻，猫爪与目标表面的高摩擦系数和其爪子对地面的低冲击力已被引用为改善汽车轮胎的行驶设计。
人体关节的摩擦系数可低至0.005，仅为低碳钢之间的2%。
鲨鱼游泳时，非光滑的表面纹理可以有效降低摩擦阻力，这启发了游泳布的设计，特定表面纹理的布的摩擦阻力降低了 4% 到 8%。
智能抗磨损设计中磨损生物系统的自主诊断能力受到了广泛关注。
人手掌与其他表面的摩擦接触导致胼胝体具有抗磨损功能。
植物还进化出表面纹理和出色的摩擦学特性，例如加强框架的竹子，以及不粘在猪笼草嘴上的纹理强度拓扑结构。
这些具有优异摩擦学特性的结构、拓扑结构和表面纹理已成为现代摩擦学设计模仿的典范。
这里对生物摩擦学的定义和仿生摩擦学的介绍、相关领域近几年的主要进展进行了回顾，并提出了一些未来发展的关键技术。
1 定义、基础、历史回顾摩擦学是机械科学与应用交叉学科的前沿。
其基础涉及力学、材料科学、制造科学和机械设计，其研究包括揭示和理解生物表面或表面对其他材料的润湿、粘附、摩擦、磨损，包括建立仿生原理和开发制造系统, 支持各种工作条件下的仿生设计的生物物理机制。
摩擦学的起源
摩擦学的起源
摩擦学的起源可以追溯到古代。
最早的摩擦起源是钻木取火，即通过摩擦将木头点燃，人类从而控制了火，从野蛮走向了文明。
在后来的历史中，雪橇和车的出现使得滚动摩擦代替滑动摩擦，为人类生产带来了很大的进步。
然而，人类开始真正科学地研究摩擦问题是在15世纪达·芬奇开始的。
他在其手稿中已经开始研究摩擦，并提出了摩擦力大概是自重的四分之一的结论。
但是，真正将摩擦研究上升到科学层次，探索摩擦的起源，是在17世纪。
此外，“摩擦学”这个词是由彼得·乔斯特在1966年创造的，并在同名报告中强调了英国经济的摩擦、磨损和腐蚀成本。
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摩擦学的发展前沿
电－磁耦合作用条件下的摩擦学：
导电摩擦副，例如铁路接触网导线/滑板
、发电设备励磁电机碳刷、各种高低压
开关与接触器触头、航天用整流设备等
，其共同特点为表面不但承受摩擦接触
，而且要通过电流，二者之间存在非常
强的耦合作用。
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摩擦学的发展前沿
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摩擦学的发展前沿
对于磁场存在的摩擦副，特别是强磁场 对磨损产物在摩擦面上的运动、润滑系
肩关节假体
肘关节 假体
踝关节假体
大脚趾关节假体
义齿
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实 例 人工心脏瓣膜
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实 例 人工心脏
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实 例 人造血管及支架
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人工肺
实
例
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隐形眼镜
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海洋生物表面结构及仿生减阻
鲨鱼皮表面形态 Textured surfaces of shark skin
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仿鲨鱼皮泳装
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我国摩擦学研究进展及成果
冲击破坏， 摩擦磨损 10
摩擦学的发展前沿
极端工况摩擦学
研究发生在高温、高压、超高速、
超高真空、低温、强辐射等极端工况条 件下的各种摩擦学问题。
空下缺少氧化膜的润滑作用 ，易发生冷焊；
空间运载工具与飞行器的工作环境 十分复杂，工况极其严酷，1960-2000年40年间，包括哥伦比亚航天 飞机的空间运载工具和飞行器共发 生了11起由于摩擦学问题引起的事 故。
破裂
起泡
角质化与起茧 汗毛与汗腺的破坏
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实 例 人工关节的磨损后果
寿命短，患者年龄受限
软组织吸收，引发病变
磨损颗粒被巨噬细胞吸收，导致骨溶解
29
实 例 材料配副 针对摩损的研究之一 ——
UHMWPE
金属——金属
表面处理 陶瓷
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实
例
陶瓷-陶瓷人工关节
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人工骨
人工关节
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指关节假体
腕关节 假体
－获得国家自然科学奖
纳米薄膜润滑理论与实验 ：清华大学（
温诗铸） 2001年国家自然科学2等奖
颗粒对电接触可靠性影响及防护：北京
邮电大学（章继高） 1993年国家自然科学3等奖
微动磨损理论：西南交通大学（周仲荣）
2006年国家自然科学2等奖
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我国摩擦学研究进展及成果
－获得国家技术发明奖、国家科技进步奖
陈建敏 王家序 葛世荣
谢友柏
航空用特种润滑和密封材料与技术 --2004年国家技术发明2等奖 水润滑动密封复合材料轴承 --2004年获国家科技进步2等奖 矿井提升机的补偿制动技术及相关 安全装置 --2001年获国家技术发明2等奖 旋转机械转子轴承系统摩擦学动力 学设计理论与应用研究 --1997年获国家科技进步2等奖
元件的包壳材料锆合金的辐照损伤问题。
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核电站
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核电站
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摩擦学的发展前沿
多相共存条件下材料的摩擦学：
汽轮机、水轮机等是关键的发电设备 ，其主要的摩擦学问题是（气、固、液多 相共存条件下）高速气流、水流、粒子流 造成的材料严重磨损导致的效率下降、稳 定性破坏、机组不能正常运行甚至故障停 机。气、固、液多相共存条件下材料的摩 擦学问题始终是国内外材料摩擦学研究的 重点，特别是汽轮机叶片的多相流磨损问 题。
防治的科学和技术。 环境友好润滑剂、无公害摩擦材料、降 噪、减振、……
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摩擦学的发展前沿
环境友好摩擦学----主要包括环境兼容润 滑剂、环境友好润滑技术以及噪声防治 技术等 欧盟每年销售的450万吨润滑油的13%
在无控制的状态下进入环境，而泄露
核事故导致的液压油损失达8%。
环境友好润滑剂及添加剂必须具有生
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摩擦学的发展前沿
人体摩擦学包含如下7个组成部分
一、骨、关节系统摩擦学
二、牙与口腔系统摩擦学
三、心血管系统摩擦学 四、眼系统摩擦学 五、皮肤与毛发摩擦学
六、体内软组织摩擦学
七、人体生物润滑材料
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人体摩擦学涉及范围
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皮肤摩擦学的三个要素
•皮肤与外界物体接触界面的微气候及湿度 •皮肤与外界物体接触界面的擦动 •界面摩擦运动引起的皮肤组织反应：
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航空用特种润滑和密封材料与技术
应用背景——型号背景
飞豹
歼10
苏27
直9和直11
斯贝(FWS9)
10A
PL系列
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摩擦学的发展前沿
极端气氛环境条件下的摩擦学： 如：枪膛和炮管等与弹头形成的弹道/ 弹带摩擦副。
美国军方专门研究武器发射系统的摩 擦学问题以提高射击精度、降低噪音、 提高寿命。如炮管内壁的固体润滑涂层 。
主要内容
历史回顾
摩擦磨损与国民经济 摩擦学学科概述 摩擦学研究前沿及国内现状
1
摩擦学的发展前沿
节能摩擦学
节能摩擦学：
通过摩擦学设计（如SG管）、润滑、
表面工程、摩擦材料等技术手段以降低摩
擦和磨损引起的能量损失和材料消耗。 摩擦学的节约作用: 摩擦学设计和润滑技术是减少发动机润滑 区的摩擦损耗、提高发动机的能源经济性
统的状态都有非常明显的作用。相关科
学问题的解决将有利于提高我国磁悬浮 列车应用可行性研究的可靠性。
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摩擦学的发展前沿
生物摩擦学
研究在生物体环境中有关生物体及其替代 物的摩擦学问题，以及仿生材料的摩擦学 行为。
人体摩擦学、仿生摩擦学
研究人体组织器官、人工组织器官及修 复体摩擦学行为的科学，是摩擦学在生命与 健康领域的学科分支 人类必须认清人体组织器官中的摩擦学 现象及人体的特殊环境，用以指导人工组织 器官的摩擦学设计。
的主要途径。
2
摩擦学的发展前沿
汽车：机械损耗占内燃机总能耗的15％，而摩 擦损耗占80％。 发动机油使用摩擦改进剂，可节约燃料 0.7 ～4.0％； 齿轮油使用摩擦改进剂，可节约燃油1.0～ 6.0％。
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摩擦学的发展前沿
环境友好摩擦学 环境友好摩擦学：研究生态系统中和对生
态系统与环境产生影响的摩擦学问题及其
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摩擦学的发展前沿
微/纳摩擦学
微/纳摩擦学：研究在微/纳米尺度上
的摩擦学基础理论和技术，发展为
MEMS（微电子器件）、微机械、计
算机存储系统等提供技术支撑的摩擦
学设计、摩擦材料和表面工程。
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飞行高度<8 nm 控制精度<2 nm
磁存储密度： 100 Gb/in2 寻道精度: < 0.125 m 表面粗糙度： 磁头Ra < 0.1 nm 磁盘Ra < 0.08 nm 波纹度< 0.12 nm
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我国摩擦学研究进展及成果 －在国际上有较大影响的研究领域
清华大学摩擦学国家重点实验室：薄膜润滑 ；纳米摩擦学研究； 中国科学院兰州化物所固体润滑国家重点实 验室：空间和特种材料固体润滑理论与应用 ； 西南交通大学牵引动力国家重点实验室：轮 轨波浪型磨损；接触疲劳；微动磨损； 吉林大学教育部仿生机械实验室：生物脱附 及减磨原理；地面机械脱附仿生理论与技术 。
1、无相对运动的微构件
2、有相对运动，无碰撞、 磨损的微构件
3、有相对运动，相互碰 撞的微构件
4、有相对运动，相互碰撞、 磨损的微构件
颗粒污染物 振动诱导的粘连失效
颗粒污染物 振动诱导的粘连 机械疲劳
颗粒污染物 振动诱导的粘连 自发粘连 机械疲劳 冲击破坏
颗粒污染物 振动诱导的粘连 自发粘连 机械疲劳 碰撞损伤，
物可降解性、较小的生态毒性和毒性
累计性。
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摩擦学的发展前沿
摩擦噪声防治主要研究对环境产生噪声污染 严重的高频尖啸摩擦噪声和摩擦副表面形貌 对摩擦噪声的影响。 环境友好润滑剂主要研究包括发动机润滑 油，农业、林业、食品加工、采矿等用润 滑油及其添加剂，液压油等。
研究新一代经济性更好的高效、多功能绿 色润滑油，如高水基润滑油HWBF（ high water basic fluid）取代传统矿物 基础油，以减少环境污染。 6
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摩擦学的发展前沿
极端速度/载荷条件下的摩擦学： 如：高速轴承dm· n值达1.0×106 mm· r/min以上，传统润滑理论已完全不 能指导这些轴承的设计与制造。 如：精密塑性加工过程中，模具/工件之 间的工作压力大幅度提高，工件沿模具 的塑性流动与二者的界面摩擦学状态有 密切关系。
摩擦学的发展前沿 磁头 /磁盘制造中 纳米级运动控 制问题 的科学技术问题
三维纳米设计 和加工 亚微米级定位 问题
亚纳米表面抛 光与测量问题
磁头表面保护膜厚度< 2 nm
超薄膜的均匀生长问题 9
MEMS器件失效分类
Micro-sensor Micro-gyro Digital Micromirror Device Nanotractor(2004)
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摩擦学的发展前沿
极端温度条件下（温度低于-40℃与温度超 过1000℃）的摩擦学： 太空飞行器与航空航天发动机等高技术领 域关键装备的技术“瓶颈”。在高温与低 温条件下，各种材料的性能会发生显著变 化，因此解决摩擦副材料磨损与润滑问题 是目前世界各国研究的热点。 如：软金属作为太空轴承固体润滑材料 、陶瓷材料（陶瓷发动机）在高温条件 下的滑动摩擦学特性研究等。
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摩擦学的发展前沿
研究润滑剂的生物相容性，润滑剂的生 物可降解性，润滑剂的化学组成、结构 与生物相容性和生物可降解性的关系规 律；润滑剂及其添加剂对生态环境的影 响；环境友好润滑剂及其添加剂的设计 制备与性能；润滑剂的再制造、再循环 和再利用；