摩擦学研究的发展概况与趋势

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。

摩擦学的理论研究及其应用摩擦学作为一门交叉学科，研究了摩擦、磨损以及表面物理化学等基本问题。

目前，摩擦学已被广泛应用于飞机、汽车、列车、医疗器械、机械化农业、工厂等领域，成为现代工业生产的重要组成部分。

一、摩擦学的基本概念摩擦学是研究摩擦、磨损和润滑等现象的力学学科，在力学、材料学、化学、表面物理学等学科的交叉领域中深入探讨了摩擦学原理、机理和应用。

摩擦是指两个接触表面相对运动时的阻力，它是产生于两个表面之间的接触力。

磨损是物体表面由于与物质相互作用而发生的形态变化和质量损失。

磨损现象的产生是由于两个相对运动的表面之间的微观接触，导致这些表面在一些局部的地方发生结合和断裂。

润滑是在两个表面相对运动的情况下，通过在表面之间引入润滑剂，使两个表面之间的摩擦系数降低的现象。

摩擦学的分支学科有干摩擦学、润滑摩擦学以及磨损学等。

二、摩擦学的研究意义摩擦学的研究意义主要体现在以下几个方面：1. 提高工程设计水平。

摩擦学的研究成果可以为工程设计人员提供思路和设计指导方案，达到规避机械性能下降、磨损加剧、寿命缩短等弊端的结果。

2. 进行润滑设计。

润滑剂、润滑油脂等润滑剂厂家可以进行润滑设计，为机械设备的正常运转提供保障。

3. 开拓新材料需求领域。

目前，涂层、纳米材料等新型材料的研究及应用已经成为摩擦学研究的热点领域。

这些新型材料可以增加润滑能力、降低磨损程度，从而提高机械设备寿命。

三、摩擦学的应用现状摩擦学理论已被广泛应用于汽车、航空、机械制造、医疗器械、化妆品等多个领域。

1. 汽车工业。

摩擦学理论的应用在汽车行业中表现尤为突出。

现代汽车工业是材料和摩擦学领域不断发展、不断创新的产物。

摩擦学技术在汽车上的应用范围非常广泛，从发动机、变速器和轮胎到制动系统、转向系统，都需要基于摩擦学原理的设计和研究。

2. 航空制造业。

航空材料的研究和使用一直是大家关注的热门话题。

摩擦学技术也在航空工业中应用。

涂层材料、传感器、及精密丝锥这些领域都获得了摩擦学的应用，从而提高了飞机的性能，增加了安全和舒适性。

摩擦学与润滑研究摩擦学和润滑研究是物理学和工程技术学科中的两个核心领域。

在机械工程、材料科学、面包车等工程学科中，摩擦和润滑是关键性问题。

本文将从以下几个方面介绍摩擦学和润滑研究的现状，问题和发展方向。

一、摩擦学的定义和研究领域摩擦学是研究固体表面之间相互作用及其一物体相对于另一物体沿接触面运动时所发生的摩擦现象的科学。

自然界中的摩擦，使得许多生物和机械系统能够正常运行。

但在许多情况下，摩擦是一件不希望的事情，它导致不必要的热量和能量损失，使机械设备的运行效率降低，甚至还会导致设备的故障和损坏。

基于解决这些问题，摩擦学的研究主要关注以下几个领域：1. 摩擦学基本原理和理论摩擦学理论是摩擦学的基础，它涉及摩擦现象的机制、影响因素、计算模型等问题。

目前，摩擦学理论主要包括经典摩擦学、摩擦表面物理学、统计摩擦学、纳米摩擦学、分子动力学摩擦学等研究分支。

这些理论为机械设备的设计、制造和维修提供了理论基础。

2. 摩擦学实验技术摩擦学实验技术是确定摩擦学性质的关键，它包括表征摩擦学性能的试验方法、测试设备、测试标准等。

目前，快速发展的纳米技术为摩擦实验提供了新的实验手段，例如原子力显微镜、扫描隧道显微镜等。

3. 摩擦学应用摩擦学的应用非常广泛，主要包括摩擦学材料、润滑油液、轴承技术、微机电系统、电子设备热管理等。

摩擦学在制造业、航空航天、交通运输、军事等领域都有重要的应用。

二、润滑研究的定义和研究领域润滑是减少摩擦及其相关损害的一种方法，它通过在两个物体的接触界面处插入一个润滑介质（例如油、脂、液态金属等）来降低摩擦系数并减少磨损。

润滑学是研究液体、气体和固体之间的摩擦和润滑现象的学科。

润滑学研究的内容包括：1. 液态和固态润滑介质液态润滑介质是液体，通常包含油和脂。

液体作润滑剂时具有较好的黏滞性和流动性。

固态润滑介质主要是基于润滑层的存在而减小摩擦力，例如润滑薄膜的形成和固体润滑剂的使用。

2. 润滑机理润滑机理包括分子间吸附、润滑膜形成、固体润滑剂作用等。

空间摩擦学的机遇和挑战空间摩擦学是研究在真空或低重力环境下物体的摩擦行为的领域。

它面临着许多机遇和挑战，这些因素将推动学科的发展和应用。

机遇：1. 航天探索：空间摩擦学的研究对于探索和开发太空资源具有重要意义。

了解物体在真空和低重力环境中的摩擦行为，有助于改进太空船和机械装置的设计，提高探索效率。

2. 减少磨损：在地球上，物体的摩擦会导致磨损和能量损失。

然而，在真空环境中，由于缺乏空气分子的碰撞，摩擦减少，可以显著降低磨损的程度。

空间摩擦学的研究有助于开发更耐用和低摩擦的材料，应用于各种工业和技术领域。

3. 能源和环境应用：通过研究空间摩擦，可以改善机械装置的效率，降低能源消耗和排放。

例如，在能源生产和传输领域，减少摩擦意味着更高的能源传输效率和更低的能源损失。

挑战：1. 实验条件：由于水平和垂直轴的摩擦在真空和低重力环境中存在困难，研究者需要设计合适的实验条件来模拟这些环境。

这需要开发创新的实验装置和技术，以确保准确性和可靠性。

2. 缺乏数据：由于空间摩擦学是一个相对新的领域，对于真空和低重力环境下摩擦行为的详细了解还相对有限。

研究人员需要收集更多的数据，并建立更准确的模型来描述和预测摩擦力在真空中的行为。

3. 材料适应性：许多目前在地球上使用的材料可能无法适应真空和低重力环境下的摩擦条件。

研究者需要开发新的材料，并对其性能和稳定性进行测试，以满足太空应用的需求。

综上所述，空间摩擦学作为一个新兴的学科领域，面临着许多机遇和挑战。

通过克服这些挑战，并利用机遇，空间摩擦学有望为太空探索、能源和环境等领域带来重大的科学和技术进展。

4. 精确控制：在太空中进行精确的控制和操作是一项具有挑战性的任务。

由于缺乏大气阻力和重力的影响，空间摩擦学对于设计和控制太空船和机械装置至关重要。

通过研究空间摩擦，人们可以更好地理解和控制物体在真空中的运动和相互作用，使得太空任务的完成更加准确和可靠。

5. 粉尘和污染管理：在太空中，粉尘和污染物对设备和实验的影响是一个重要问题。

摩擦学在工程领域中的应用研究从古至今，人类一直在探索和利用力学现象，其中摩擦力便是其中一种。

摩擦力是指两个物体接触面所产生的抵抗运动的力量，它通过内摩擦阻力，起到减速、减振甚至制动、转换动能为热能等作用。

在许多机械、建筑、材料、交通工具以及化学等多个领域，摩擦学都发挥着重要的作用。

本文主要阐述摩擦学在工程领域中的应用研究及其发展趋势。

一、摩擦学的基本概念摩擦学是一门综合性的学科，它是研究摩擦力产生的机理、模型、表征方法、计算分析，以及如何根据研究结果改善或设计材料、构件、装备和工艺的新学科。

摩擦力的大小与两个物体间的接触面积、几何形状、表面粗糙度、润滑条件、运动条件、温度、压力、电场等因素有关。

摩擦力可以分为干摩擦和润滑摩擦两种状态。

干摩擦是指两个物体接触面无润滑介质时所产生的摩擦力；而润滑摩擦则是在摩擦面上涂上一定量的润滑剂后所产生的摩擦力。

二、摩擦学在工程领域的应用1. 构建高速列车摩擦力对于车辆的制动、加速和离合等功能非常重要，特别是高速列车更需要更为精细和高效的制动控制系统。

该系统通过创新的反馈控制，可以更快地检测到和响应车轮着地的状况，从而提高车速和安全性。

此外，列车保养和车轮磨损等问题也经过研究和解决。

例如，摩擦系数的控制和表征，在钢轨的滑动面涂刷银涂层等方法可有效提高车轮和铁轨之间的摩擦，提高列车的到站时刻。

2. 设计机械设备摩擦学在机械设备中应用非常广泛，例如在液压机、离合器、制动器、钳夹、摩擦杆扭力仪等机械设备中都有应用。

通常，摩擦副的设计应该充分考虑摩擦材料的特性，例如热稳定性、磨损性、变形强度等。

同时，科学的研究和影响因素的控制可以保证机械设备的正常使用寿命。

3. 材料研究摩擦学的基本概念和表征方法有助于探索材料的力学性质和物理性质，尤其对于复杂材料的研究特别有用。

例如，纳米材料、晶体、陶瓷、焊接接头等属于高度复杂的材料，它们的物理性质和缺陷对其摩擦学性质有很大的影响。

在材料研究中，研究人员通常需要测量材料的摩擦学系数，并将其与所用的摩擦材料进行比较。

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。

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，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。

车用摩擦材料的摩擦学研究进展随着汽车行业的快速发展，对于车用摩擦材料的需求正在日益增加。

摩擦学理论的不断深入研究和应用，也对车用摩擦材料的开发和改进提出更高的要求。

本文将对车用摩擦材料的摩擦学研究进展进行探讨。

摩擦学是研究物体相互接触并运动时产生的摩擦力和磨损的科学。

在汽车工业中，摩擦学的应用范围很广。

车用摩擦材料是指在把车轮转动转化为车辆加速、制动、悬挂系统等一系列制动动力等方面发挥作用的材料。

车用摩擦材料的主要特点是需要具有高温稳定性、高摩擦系数、低磨损率等性能。

早期的车用摩擦材料主要是石棉、铜合金等材料。

然而，由于石棉是一种有害物质，对人体健康有一定影响，因此石棉已经逐步被禁止使用。

为了寻找更环保、更高效的摩擦材料，研究人员开始转向聚合物材料的研究。

如今，车用摩擦材料的研究已经进入了一个新的阶段，主要集中在以下几个方面：1.新型摩擦材料的研究：目前，研究人员正在开发各种新型摩擦材料，如高分子材料、复合材料、纳米材料等。

这些新型材料不仅环保，而且具有高温稳定性、高摩擦系数和低磨损率等优良性能。

2.摩擦学理论的研究：随着对摩擦现象和磨损机理的深入研究，人们对摩擦学理论的理解更加精确。

新的理论和模型不仅可以更准确地预测摩擦学性能，而且可以用于指导新型材料的开发和改进。

3.表征方法的研究：为了得到更准确的摩擦学性能数据，研究人员正在研究新的表征方法。

例如，使用纳米压痕技术可以在微观尺度上测量材料的硬度、弹性模量等物理性质，从而更准确地预测材料的摩擦学性能。

4.智能材料的研发：智能材料是一种能够对外界环境作出响应的材料。

在车用摩擦材料中，研究人员正在探索利用智能材料以控制摩擦学性能的方法。

例如，可以通过改变智能材料的温度或电场来控制材料的摩擦系数，从而实现更加灵活的控制。

总之，车用摩擦材料的研究已经取得了一定的进展，但是仍然存在许多挑战。

未来的研究应该聚焦于开发新型材料、完善摩擦学理论和表征方法、研发智能材料等方面，以满足汽车工业不断变化的需求。

摩擦学领域的研究进展和生长趋势李久盛（中国石油兰州润滑油研究开发中心，甘肃兰州730060）摘要：对近年来摩擦学研究领域的相关文献进行了调研、汇总和阐发，主要涉及的内容有：对摩擦学生长趋势的预测和阐发，摩擦化学研究的新要领、新理论和新仪器，界限润滑下差别类型添加剂的作用机理等。

在此底子上，结合油品生长趋势对摩擦学今后的存眷点进行了总结和展望。

要害词：摩擦学；界限润滑；极压抗磨剂；摩擦化学反响Status and Develop Trends of Tribology Research FieldLI Jiu-sheng(PetroChina Lanzhou Lubricating Oil R&D Institute, Lanzhou, 730060)Abstract:In this paper, many references concern about tribology research field were collected and analyzed. The main contents include the forecast and analysis of develop trends in tribology, new methods, theory and analyzer for tribochemical studies, and the mechanism of different kinds of additives in boundary lubricating state. Base on the above, the develop trends of tribology field were summarized and previewed.Key Words: Tribology; Boundary lubrication; EP/A W Additive; Tribochemical Reaction 摩擦学((tribology)是一门研究相对运动的外貌及相关行为的技能科学，包罗研究摩擦、磨损和润滑。

摩擦学在先进材料制备中的应用先进材料制备是当今科技领域的重要研究方向之一，它涉及到材料科学、化学、物理、机械等多个领域的交叉。

在这个过程中，摩擦学的应用得到越来越多的关注。

本文主要介绍了摩擦学在先进材料制备中的应用，并探讨了其优势和发展趋势。

一、1. 摩擦焊接摩擦焊接是摩擦学在先进材料制备中的一项重要应用。

通过在材料接合过程中施加一定的轴向力和旋转运动来热熔界面处的金属，形成高质量的焊接接头。

相比传统的焊接方法，摩擦焊接具有许多优点，如焊接接头表面光洁、强度高、无焊接气孔和裂纹等。

目前，摩擦焊接已经被广泛应用于航空、航天、汽车、轨道交通等领域。

2. 摩擦搅拌焊接摩擦搅拌焊接是一种新型的焊接方法，它将摩擦焊接与搅拌相结合。

通过在焊接过程中不断旋转和摩擦材料，从而达到有效溶化材料并形成一种均匀的组织结构。

这种焊接方法比传统的焊接方法更加节能、环保、高效，并且可以焊接一些难以焊接的材料。

因此，它已经被广泛应用于航空、航天、能源、电力等领域。

3. 摩擦压缩成形摩擦压缩成形是一种新型的制造方法，在制造过程中通过施加压力和摩擦力来形成所需材料的形状。

这种方法可以使材料具有优异的力学性能和组织结构，并且可以制造出更加复杂的结构和形状。

因此，它已经被广泛应用于航空、航天、汽车、轮船等领域。

二、摩擦学在先进材料制备中的优势1. 高效性摩擦学在先进材料制备中具有高效性，一般来说，摩擦学制造原件的速度比传统制造方法要快得多。

而且它所需的设备和工具也相对较少，因此可以降低制造成本。

2. 环保性摩擦学在先进材料制备中还具有环保性。

与传统的制造方法相比，摩擦学制造过程中不需要使用大量的化学材料和产生废料，因此可以大大降低对环境的影响。

3. 精确性摩擦学在先进材料制备中具有精确性，它可以制造出更加精确的零件和组件。

通过优化摩擦学制造过程，可以控制所制造材料的物理、化学和机械属性，从而满足不同领域的需求。

三、摩擦学在先进材料制备中的发展趋势目前，随着技术的不断发展和应用的广泛，摩擦学在先进材料制备中还存在一些问题和挑战。

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。

第２８卷第３期江西理工大学学报ｖ０１．２８，Ｎ。

．３２ｏ０７年６月ＪＯＵＲＮＡＬ０ＦＪＩＡＮＧＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＪｕｎ。

２ｏｏ７文章编号：１００７—１２２９（２００７）０３—００２９一０３摩擦学的研究与发展赵运才，蔡伟松，李伟（江西理工大学机电工程学院，江西赣州３４１０００）摘要：综述了摩擦学在国内外的发展历程和趋势，着重分析了摩擦学的几个主要研究方向的研究与发展，提出了摩擦学发展的一些见解．关键词：摩擦学；流体润滑理论；纳米摩擦学；摩擦学设计；耐磨材料中图分类号：ＴＨｌｌ７，０３１３．３文献标识码：ＡＳｔｕｄｙａｎｄＤｅＶｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＴｒｉｂｏｌｏｇｙＺＨＡＯＹｕ卜ｃａｉ，ＣＡＩＷｅｉ—ｓｏｎｇ，ＬＩＷｅｉ（ＦａｃｕｌｔｙｏｆＭｅｃｈａｌｌｉｃａｌａｎｄＥｋｃｔｒ０ＩｌｉｃＥｎ舀ｎｅｅ血ｇ，ＪｉａＩｌ班Ｕｎｉｖｅｒｓｉ‘ｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ锄ｄ７Ｉｋｈｎｏｌｏ盱，Ｇ锄ｚｈｏｕ３４ｌｏｏＯ，ｃｈｉＩｌａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎａｒＩｄｔｈｅｔｒｅｎｄｓｏｆｔｌｌｅｔｒｉｂｏｌｏｇｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐ印ｅｒ，ｔｈｅｍａｉｎｄｅｖｅｌ叩ｉｎｇｗａｙｓｏｆｔｒｉｂｏｌｏｇ）ｒａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ｓｏｍｅｃｏｕｍｅ珈ｅａｓｕｒｅｓ０ｆｔｒｉｂｏｌｏｇｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎＣｈｉｎａａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：订ｉｂｏｌｏｇｙ；ｌｕｂｒｉｃ丽ｏｎ；ｎａｎｏ—ｔｒｉｂｏｌｏｇ），；ｔｒｉｂｏｌｏ舒ｄｅｓｉ弘；ｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａＪｌｃｅ摩擦学是研究相对运动的相互作用表面及其应用的一门科学，其研究范围是这一摩擦行为对于机械及其系统的作用、接触表面及其润滑介质的变化、失效预测及其控制等理论与实践．它的主要理论基础是工程力学、流体力学、流变学、表面物理、表面化学等，并综合材料科学、工程热物理等学科的成果，以数值计算和表面技术为主要手段的边缘学科，摩擦学研究的基本内容是物体表面的摩擦、磨损和润滑问题，研究的目的在于指导机械及其系统的正确设计及使用，以节约能源和原材料消耗，进而达到提高机械装备的可靠性，以及提高其工作效能和延长使用寿命的目的．’……●。