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紧密结合国家需求 解决高新技术难题——清华大学摩擦学国家重点实验室

2014-07-25

清华大学摩擦学国家重点实验室始建于1986年,在实验室主任雒建斌院士的带领下,经过十几年的发展和调整,已经成为一个以摩擦学理论与技术、表面科学与技术、微纳制造理论与技术、智能微系统设计、制造技术、微纳光电器件测试理论与技术为主要研究方向的科学研究和人才培养基地。实验室围绕国民经济建设和国家安全的重大需求,以高技术突破和摩擦学基础理论创新为主,从摩擦学和机械表面界面的基础科学问题出发,发现新现象、探索新机理、提出新方法,从而解决高技术领域的关键难题。

  超滑及分子膜边界润滑

超滑是指滑动摩擦系数在0.001量级的润滑状态。全球范围内的研究机构和学者都致力于超滑材料的探索。目前国内外的学制相继报道了多种超滑材料。水基超滑目前已报道的实现超滑体系有分子刷、陶瓷–水、多糖等体系。该实验室研究组对水基超滑展开了研究。分别发现了磷酸溶液、酸–甘油溶液、多聚糖溶液三种超滑体系。其中磷酸溶液体系和酸–甘油体系的超滑现象为首次发现。上述体系最终可以实现摩擦系数0.003的超滑状态。发现的这三种超滑体系实现超滑状态对环境没有特别要求,并且稳定性好,可以长时间保持超滑状态,接触区压力可达1.6GPa,这是目前已有超滑报道中的最大接触压力并提出了氢键的网络的超滑机理。

  壁虎刚毛的仿生研究

在该项研究中实验室研究人员系统测试了壁虎刚毛的粘着与摩擦的耦合并建立了剥离区域的速度影响模型,提出了仿生刚毛表面的强粘附易脱附表面设计原则,研制了基于碳纳米管的摩擦各向异性表面,设计了用于具有光滑上表面的物体搬运的夹持/释放装置。

  表面织构(图形化)制备技术及性能研究

近年来表面织构研究已经成为摩擦学研究领域一个新的热点。实验室课题组主要在表面织构的制备技术和图形化表面在干摩擦、油润滑、水润滑条件下的摩擦磨损性能方面开展了研究工作,并研究利用激光、离子束、电加工、淹模沉积等手段制备特征尺寸从微纳米尺度到宏观尺度的表面织构的技术。

  超低下压力CMPULDCMP)系统研制及工艺开发

该项目为国家科学技术重大专项项目,先后研制出ULDCMP多分区下压力控制平台、可实现“干进干出”的原理样机、ULDCMPα机,主要技术指标已达到国际主流抛光机台技术水平,并在系统构架设计、分区可控超低下压力抛光头、直驱抛光盘和纳米金属薄膜厚度电涡流测量等关键方面取得了技术突破。

目前该实验室承担着多项国家973计划项目、863计划项目、国防专项课题、自然科学基金重大项目以及大量国际合作和企业合作研究项目。主要研究方向密切结合国家重大需求和国家重点基础研究计划展开研究,保持了学术上的前沿和领先地位。实验室获国家科技进步二等奖3项、省部级科技奖15项,2005年获评国家教育系统创新团队,2007年获评国家自然科学基金优秀群体。