开拓进取,求实创新——摩擦学研究若干进展
1.努力实现科学、技术、工程的全面结合
20世纪70年代末,英国Dowson教授等将Reynolds流体润滑理论与Hertz弹性接触理论相耦合,以点线接触诸如齿轮、滚动轴承等的润滑设计为目的,提出了弹流润滑理论。然而,由于该理论所采用的计算模型忽略多种工程实际因素的影响,因而在应用上受到很大局限。
80年代初,我们提出发展工程模型弹流润滑理论的研究目标,分别对各工程实际因素的影响逐一进行分析,先后提出考虑热效应的热弹流、考虑润滑油非牛顿性影响的流变弹流、考虑工况变化的非稳态弹流,以及分析表面粗糙度影响的微观弹流等理论。在此基础上,通过推导出普适性最高的润滑方程组和数值分析技术的改进,建立了考虑各因素综合影响的工程模型弹流润滑理论和设计方法。同时,开发出一套弹流润滑膜性能微观测试技术,并将研究成果应用于铁路轴承、卫星轴承和双包络蜗杆传动等润滑设计,显著提高承载能力。
2.与时俱进,不断推动学科发展
90年代初,根据弹流润滑研究的启示和对现存润滑体系存在不连续的论证分析,提出纳米薄膜润滑研究。并认为它是介于边界润滑与弹流润滑之间一种尚未被认识的润滑状态。
采用光干涉光强表征膜厚,开发出纳米膜厚测试技术,实现分辨率1nm,最小测量膜厚3~5nm。
通过系统实验,考察纳米薄膜的形态特征及其形成机理;建立物理模型和状态转化关系;并揭示出表面效应、时间效应等以往未曾认识的问题。
纳米薄膜润滑研究推动了纳米摩擦学的发展。在受限流体流变性能和微流体流动以及超精抛光技术研究中都取得重要进展。同时,在研究方法上,促进表面物理化学与传统摩擦学基础理论深层次结合,揭示出表面效应和界面行为的重要作用。同时,开辟了现代微观实验技术和分子尺度理论分析方法的应用。
3.在科学实践中,跻身学科前沿和促进中青年学者成长
30年来,在国家基金委历届摩擦学重点基金资助下,研究团队的研究领域跨越三阶段;
80年代,以弹流润滑为主体的宏观摩擦学研究
90年代,从薄膜润滑推动纳米摩擦学研究
2000年,研究领域开始扩展到表面/界面科技的探索研究。
30年来,在科研中先后与50多位硕士、博士研究生和近20位博士后进行合作。当今他们大都活跃再科学技术战线,是一支新生力量。其中,评为长江特聘教授2名,获得杰出青年基金4名,获得全国优秀博士论文2名。“雄关漫道真如铁,而今迈步从头越”。