摩擦学的关注与发展

2016-07-05 16:56:26 62

        运动产生摩擦。由摩擦引起的磨损、润滑、材料与能源消耗等一系列摩擦学问题普遍存在并对社会、经济的发展产生了巨大影响。由于摩擦学科学所涉及的问题,与节约能源、节约材料、减少磨损、提高资源利用率和保护环境等密切相关,成为我国走新型化工业道路和发展循环经济必须面对的科学问题,已受到科技界的高度重视。

  一般认为,人类一次能源大约1/3是消耗于摩擦损失,约有70%的设备损坏是由于各种形式的磨损而引起的。中国机械工程学会摩擦学分会上世纪末的全国调查显示:我国每年制造汽车消耗的钢材与制造汽车配件消耗的相比大致相等。根据美国、英国、德国等国家的统计,与摩擦、磨损有关方面的花费大约占国民经济年生产总值的2%~7%。我国的GDP只占世界的4%,却消耗了世界30%以上的钢材。同发达国家比较,我国目前平均生产水平还较低。2003年国民经济的生产总值为11694亿元,如果摩擦、磨损有关方面的花费按占国民经济年生产总值的5%计算,就损失584.7亿元。

  一方面,摩擦学是多学科交叉科学,融基础知识和应用技术于一体,是包括大家都熟悉的摩擦、磨损、润滑在内的一个宽广的科技领域。它在工程上的应用包括:建筑、装备和产品的摩擦学设计,全生命周期中摩擦消耗和磨损控制,以及润滑技术措施的实施与新型润滑材料的研发。另一方面,摩擦学又具有重要的经济价值。在建筑、装备和产品的设计中,重视和积极应用摩擦学前沿科技知识,积极进行摩擦学设计,对于提高建筑、装备和产品的性能、可靠性,降低运行费用,从而提高建筑、装备和产品在市场上的竞争力,有更为深远的意义。第三,摩擦材料的研究和攻关是工程科技前沿的重点。包括润滑油和润滑脂,其与摩擦学有关的性能以及这些性能的正确使用,是提高摩擦学设计质量不可缺少的条件,也是提高设备运行质量、降低运行成本、减少环境污染和延长使用寿命的基本手段。在近数十年中,摩擦材料一直是材料科学、化学和表面工程领域的前沿课题,也是物理学、控制工程等中的热门话题。第四,摩擦学已成为高科技领域。摩擦学影响范围广大,与摩擦学有关的花费往往发生在建筑、装备和产品全生命周期中。随着经济体制的变革,在激烈的市场竞争下,摩擦学已经成为一个充满高科技的研究领域,远离了过去书本或手册中那些陈旧的概念或者认为“润滑”只是加加油的传统概念。

  摩擦学融合了工程与材料科技中的基础理论和应用技术。国家自然科学基金委员会工程与材料科学部共有4个学科受理摩擦学有关研究领域的申请,即金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料以及机械与制造。据不完全统计,国家自然科学基金委员会成立18年来,在摩擦学及其相关领域共资助各类项目330余项,资助总经费超过5000万元。从事摩擦、润滑及表面工程研究的上千位专家学者、多位院士曾经获得过科学基金资助(包括雷天觉院士、谢友柏院士、温诗铸院士、薛群基院士和徐滨士院士等)。有6位从事该领域的中青年学者获得国家杰出青年科学基金资助,以刘维民研究员为主体的中国科学院兰州化学物理研究所获得2004年度创新群体科学基金资助。还有一大批从事该领域的年轻学者获得过青年科学基金资助。受国家自然科学基金资助的摩擦学项目有5项获得国家级科技奖励,其中自然科学奖二等奖1项,科技进步奖二等奖1项,科技发明奖二等奖1项、三等奖2项。

  摩擦学及其相关领域的基础研究既瞄准了当今的科学前沿,又面向国家重大装备和工程的需求,大大促进了摩擦学和相关学科的发展,同时解决了我国国民经济、社会发展和国家安全中出现的许多重要的摩擦学科学技术问题,使我国摩擦学的理论与应用技术在国际上占有重要位置。例如,受长期资助的清华大学摩擦学国家重点实验室在薄膜润滑和纳米摩擦理论、中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室在空间和特种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在轮轨波浪磨损、接触疲劳与微动磨损、吉林大学在生物脱附、减磨原理以及地面机械脱附仿生理论与技术等领域的研究成果在国际上产生了重要影响。摩擦学已成为国家自然科学基金委员会机械学科重要的资助方向之一。

  为进一步研讨摩擦学科学前沿,探讨摩擦学在我国国民经济发展中的地位与作用。2004年12月25~26日,由中国工程院和国家自然科学基金委员会共同组织的第二次工程前沿论坛暨“摩擦学科学与工程前沿研讨会”在北京香山饭店召开,100多位业界专家、学者(其中院士14位)参加了研讨会。

  本次研讨会围绕“高新、节能、环境与可持续发展”主题,20位专家从以下4个方面,即高新技术发展中的摩擦学挑战,装备制造发展中的摩擦学设计,润滑、摩擦与耐磨新材料,摩擦学与资源、环境和可持续发展,作了详实的报告并进行了大会研讨。会议着重探讨了如何进一步发挥摩擦学作用以解决国家重大工程和装备中的关键问题,促进科技界与产业界密切合作,推动全社会高度认识和重视摩擦学所具有的高科技特性及其巨大的经济效益和社会效益,积极推动摩擦学的最新研究成果在工程上的切实应用等方面问题。

 

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